利用纳米金颗粒增强DNA探针在传感器上的固定程度和识别能力

近年来，纳米颗粒已广泛应用于生物体系的研究，利用双硫醇分子作为连接剂，将纳米金颗粒固定于金片上，利用石英晶体微天平（QCM）技术研究了DNA探针在金片上的固定，并对DNA的识别能力进行了初步的探讨。在实验条件下，经过纳米颗粒修饰的金片对HS－DNA探针的吸附量比未经修饰的金片可提高3－5倍，并将传感器的灵敏度提高约3倍至0．35μg/mL。     

纳米结构氧化铜修饰的石英晶体微天平用于氰化氢气体传感的研究进展

综述了有关氧化铜纳米材料修饰的石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)传感器的发现及其对氰化氢传感性能的系列研究工作.首先简要介绍了剧毒气体氰化氢及其现有检测方法和石英晶体微天平.然后讨论了不同结构和形貌的氧化铜纳米材料的合成和表征.在此基础上介绍了以氧化铜纳米材料为敏感膜,以高灵敏度QCM为检测平台的传感器的制备及其对氰化氢独特而优异的传感性能.进一步探讨了氧化铜纳米材料修饰的QCM传感器对氰化氢的传感机理.最后,就该领域研究存在的问题及未来的研究和应用方向进行了讨论、总结和展望.     

电化学石英晶体微天平研究银的初始氧化过程

石英晶体微天平 QCM 应用于真空或气相实验作为灵敏的质量检测器已有较长时间,但直到80年代中期才将液相中的 QCM 同电化学方法联用而形成电化学石英晶体微天平 EQ-CM.EQCM 由压电石英晶片及适当设计的振荡电路构成,在晶片两面沉积了金属膜电极,一个电极在气相,另一个电极在溶液中作电解池工作电极.对刚性沉积物,晶体振荡频率增量△f 正比于工作电极上沉积物在单位面积 A 上的质量改变△m.只要△f 小于晶体振     

一种新型的非病毒DNA传递载体:多聚赖氨酸-硅纳米颗粒

DNA传递是基因表达与功能研究及其医学应用的重要技术。安全高效的DNA传递一直是人们梦寐以求的目标，伴随纳米生物技术发展而产生的纳米DNA传递载体为此带来了新的希望。通过OP－10／环己烷／氨水微乳液体系合成了不同粒径的硅纳米颗粒，并利用正交分析阐明了该体系中各组分对硅纳米颗粒粒径及其分布的影响；成功地在小粒径（约20nm）硅纳米颗粒表面修饰上多聚赖氨酸，研制出复合纳米材料－多聚赖氨酸－硅纳米颗粒。DNA结合分析及DNaseI消化实验发现，多聚赖氨 酸－硅纳米颗粒能有效结合和保护DNA。细胞转染实验发现，它能高效传递DNA进入HNE1细胞，并产生高水平的绿色荧光蛋白表达。这些结果表明多聚赖氨酸－硅纳米颗粒是一种．新型的非病毒纳米DNA传递载体，并将可能在基因表达与功能研究及基因治疗等领域发挥重要作用。     

纳米金颗粒对葡萄糖氧化酶活力增强效应的初步探讨

纳米金颗粒对葡萄糖氧化酶(GOD)活力的增强作用已经从掺金GOD电极响应电流的变化中得到证实.当颗粒粒径从30nm减小到10nm时,这种增强效应发生了质的飞跃.对于这一现象的根源,有两种可能:一种是表面效应的作用,即颗粒粒径变小所带来的总比表面的增大,提供了越来越多的GOD吸附位点与作用位点,使总催化能力增强;另一种是量子尺寸效应,即当颗粒小到一定程度时,颗粒表面与GOD分子能够发生电子传递,进而影响GOD的催化能力.由于酶本身作用机制的复杂性,通常很难直接断定哪一种效应在起主要作用.最近,我们在研究金纳米颗粒与GOD相互作用的过程中,发现了GOD的吸附量与催化能力的非对应关系,从而得到了量子尺寸效应在纳米颗粒增强GOD酶活力过程中起重要作用的有力证据.     

Au/TiO2复合纳米粒子的研究——Ⅰ.制备与表征

用波长 (λ) >330nm的光照射含胶态TiO2 的HAuCl4 溶液制得纳米Au/TiO2 复合颗粒 ,粒径大小约为2 5nm .在 540nm观察到金的表面等离子体共振峰 .该峰位和水相中纯的金溶胶相比 ,红移了约 2 0nm .通过HRTEM ,EDS分析了复合颗粒的组成 ,确证金簇以微晶的形式沉积在TiO2 表面 .此外还讨论了Au/TiO2复合颗粒的形成过程及金属与支持体之间的电子作用     

DNA在磁性纳米粒子表面的键合及表面增强拉曼光谱研究

DNA磁性纳米粒子在DNA或RNA的分离和纯化、靶向药物的定向以及生物传感器和生物芯片技术中有着极为重要的应用. 采用微乳液的方法有效地把SiO₂包覆在磁性γ-Fe₂O₃粒子表面, 形成了粒径均匀的单分散的磁性纳米粒子, 并在其表面成功地修饰了一层巯基化合物, 将修饰有过硫键的oligoDNA分子共价键合到其表面, 形成了DNA的磁性纳米粒子, 并进一步在其表面进行了杂交实验. 用表面增强拉曼光谱(SERS)对这一过程进行了分析研究, 证明oligoDNA被有效地连接到磁性纳米粒子的表面上.     

叶酸-磁性淀粉纳米颗粒的研制及其肿瘤靶向磁热疗效应分析

采用反相微乳液法制备了包裹磁流体的淀粉纳米颗粒(StNP@Fe₂O₃), 再经叶酸活性物质(FA-PEG-NH2)修饰, 得到叶酸-磁性淀粉纳米颗粒(FA-StNP@Fe₂O₃),透射电子显微镜和激光粒度分析仪检测显示, 所得颗粒的平均粒径约为250 nm;邻菲罗啉法检测FA-StNP@Fe2O3的含铁量为2 mg/g. FA-StNP@Fe₂O₃纳米颗粒在交变磁场下作用30 min, 可使环境温度(37℃)升高到42～43℃, 显示其具有一定的磁热效应. 将纳米颗粒分别与HUEC-12正常细胞和Hela肿瘤细胞共培养, 经交变磁场作用后, 通过四甲基偶氮唑盐比色法(MTT)实验、Hochest-PI双染色分析、流式细胞仪技术检测了纳米颗粒在细胞水平的生物学效应, 结果表明, FA-StNP@Fe₂O₃纳米颗粒在未加磁场时, 在一定浓度范围内对细胞的增殖无明显影响; 而在一定交变磁场强度作用下则能有效地诱导HeLa细胞凋亡, 细胞凋亡率为13.4%, 普鲁士蓝染色实验显示, 叶酸修饰有助于FA-StNP@Fe₂O₃纳米颗粒靶向识别HeLa细胞. 研究表明, FA-StNP@Fe₂O₃纳米颗粒具有良好的肿瘤靶向磁热治疗效果, 可望应用于肿瘤的靶向治疗.     

双醛淀粉纳米颗粒制备及作为药物载体的应用

利用反相微乳液法和交联法, 用高碘酸钠(NaIO4)氧化可溶性淀粉(St)成功制备了双醛淀粉纳米颗粒(DASNP). 红外光谱仪检测显示所得颗粒含有醛基, 并用“碱消耗法”测定醛基的含量为(50±5)%. 扫描电子显微镜(SEM)检测结果显示该颗粒的平均粒径约为100 nm. 热分析(TGA-DTA)表明DASNP的热稳定性比淀粉纳米颗粒(StNP)、双醛淀粉(DAS)有明显提高. 紫外分光光度法检测纳米颗粒结合多柔比星(DOX)的最适宜质量比为15:1, 并对药物有明显的缓释效果, 细胞实验证明该颗粒的低毒性. 载药颗粒(DOX-DASNP)与人乳腺癌MCF-7细胞共培养, 发现DOX-DASNP能长时间释放药物作用肿瘤细胞, 增强了药效. 结果显示, 所制备的DASNP热稳定性好, 颗粒小, 生物毒性低, 对药物具有缓释作用并提高药效, 是一种很有潜力的抗肿瘤药物载体.     

肿瘤靶向性药物载体叶酸-淀粉纳米颗粒的研制与应用

用反相微乳液法和交联法制备了带负电的交联淀粉纳米颗粒(StNP), 经过叶酸活性物质(FA-PEG-NH₂)修饰, 成功制备了叶酸-淀粉纳米颗粒(FA-PEG/StNP). 原子力显微镜和Zeta-Sizer粒度仪检测表明所得颗粒的平均直径约为130 nm. FA-PEG/StNP与抗癌药物多柔比星(DOX)经渗透结合, 获得了载药叶酸-淀粉纳米颗粒, 用紫外分光光度法检测发现纳米颗粒结合DOX的饱和量为28 μg/mg, 并对药物DOX具有明显的缓释效果. 经过与肝癌细胞BEL7404共培养实验发现: 载药FA-PEG/StNP和载药StNP的半致死浓度LC₅₀比DOX的半致死浓度明显提高, 表明FA-PEG/StNP和StNP都能显著降低DOX的细胞毒性. 而含相同量药物DOX的载药FA-PEG/StNP和载药StNP与肝癌细胞BEL7404共培养发现: 前者的细胞致死率是后者的3倍, 结果证实了修饰在颗粒上的FA能显著提高颗粒对肝癌细胞的靶向作用, 使更多药物作用于肿瘤细胞, 提高了作用效果. 所制备的叶酸-淀粉纳米颗粒具有药物缓释、靶向识别、降低毒副作用的特点, 可以作为肿瘤靶向性药物载体.     

特定多核苷酸序列检测新方法—纳米金组装法

基于修饰在纳米金颗粒上寡核苷酸探针与目的多核苷酸序列的互补，纳米金颗粒被可逆组装成超分子结构，这种由纳米金/寡核苷酸探针/目的的多核苷酸片段组成的复合物点滴至固相支持物上时，由体系组装诱导的聚集过程伴有红色到蓝色的颜色变化，由此衍生出比色法快速检测特定多核苷酸序列的新方法，该方法具有极高的选择性和较好的灵敏度，可用肉眼观察结果，方法简便，成本低，本文对该方法的原理、操作过程及特点作了简要介绍。     

“纳米粒子PCR”中纳米金与聚合酶相互作用机制探讨

纳米粒子PCR”是一种新型的优化DNA扩增的方法, 在提高扩增特异性, 增加扩增灵敏度以及加快反应速度等方面展现了特殊的优化效果. 研究发现在PCR反应中,聚合酶可以消除纳米金导致的抑制; 而纳米金可以改变DNA聚合酶浓度-酶活性曲线的平衡点, 增加DNA的合成量, 同时高浓度聚合酶的活性可以通过添加纳米金得到恢复. 在此基础上提出纳米金通过调控DNA聚合酶影响PCR反应的可能机制.     

表面修饰聚合物自组装多层的金纳米棒的表面增强荧光

在金纳米棒表面自组装由阴离子聚合物和阳离子聚合物通过静电作用形成的聚合物多层结构,并研究了该金纳米棒的表面增强荧光效应.未经聚合物修饰的金纳米棒猝灭荧光素的荧光,最高猝灭率为91.5%.经聚合物自组装多层结构修饰后,金纳米棒增强荧光素的荧光.3层聚合物修饰的金纳米棒的荧光增强因子可达102级.     

静电自组装纳米Pd颗粒对Nafion®膜的阻醇修饰

以聚二烯丙基二甲基氯化铵为修饰离子合成了阳离子化的Pd颗粒，颗粒粒径为~2nm；采用静电自组装的方法将这种纳米粒子组装到Nafion®112膜表面的磺酸根团簇上，在1.73µg/cm2的超低Pd载量下达到了甲醇渗透率下降8个数量级、电导率几乎没有下降的优异效果。     

基于多肽和蛋白质分子的纳米生物界面效应及其应用研究

通过对纳米结构进行表面生物和化学修饰,能够赋予其崭新的界面性质.本文概述了纳米颗粒表面共价修饰和非共价修饰多肽和蛋白质的常用方法,对比了两种修饰方法的优缺点以及构筑纳米生物结构存在的问题;并介绍了多肽和蛋白质界面修饰在改善纳米颗粒生物稳定性、生物分布和靶向性方面的研究工作;在此基础上介绍了纳米生物结构基于抗原-抗体特异性识别在生物检测领域的应用;此外,简单介绍了纳米生物结构在应用过程中所面临的挑战.希望本综述能够有助于科技工作者了解纳米生物结构的构筑方法及其应用方面的进展和挑战,为多肽和蛋白质修饰纳米结构的设计合成提供一些启发和思路.     

基于金纳米棒基因探针对多元基因的识别与检测

通过晶种生长法制备长径比分别为4:1 和8:1 的金纳米棒, 分别在其表面修饰上抑癌基因p53 和pTEN 2 种不同序列的模型基因片段, 构建金纳米棒基因探针, 这两种基因探针分别于800 和1100 nm 处有2 个近红外吸收峰. 基于探针基因识别靶基因时, 金纳米棒的纵向等离子共振吸收峰吸光度的变化, 对2种靶基因片段混合体系建立特异性识别及检测方法. 结果表明, 在pH 为7.0 的PBS 缓冲溶液中, NaCl 浓度为0.2mol/L 时, 在靶基因片段的浓度为3.0~9.0 nmol/L 范围内, 金纳米棒的纵向等离子共振吸收峰的变化与靶基因的浓度成线性关系, 检出限分别为1.6 和1.2 nmol/L. 实现了在同一混合体系中同时对两种靶基因片段的特异性识别及检测.     

“摇铃形”金复合纳米二氧化硅在细胞和组织暗场成像中的应用

金纳米颗粒因其具有独特的物理化学及光学性质, 在生物影像、癌症诊断治疗等领域表现出极大的应用前景, 但因小尺寸纳米金颗粒(<20 nm)在生理体液环境中稳定性较差、体内安全剂量低、被动靶向效果不明显等问题, 使其在体内成像, 尤其在活体肿瘤部位成像中受到较大局限. 本文针对上述问题, 将13 nm金颗粒生长在具有特殊核壳结构的夹心二氧化硅空腔之内, 形成具有新型结构的“摇铃形”金复合纳米二氧化硅(silica nanorattles@gold nanoparticles, SN@GN), 既保留金纳米颗粒的强散射特性以利于细胞和动物组织中实现暗场成像, 同时二氧化硅壳层将金颗粒保护起来, 提高了纳米颗粒的稳定性. 细胞毒性实验表明SN@GN的细胞生物相容性良好, 毒性低. 动物急性毒性实验表明, SN@GN的最大耐受剂量大于200 mg/kg, 而GN的体内最大耐受剂量仅为4.6 mg/kg, 显著提高了金纳米颗粒的生物相容性. 本研究为SN@GN在生物暗场影像领域的应用提供了重要的实验依据.     

基于分子瓦自组装的DNA纳米管的制备与表征

利用DNA分子自组装技术可以构建从一维到三维不同形状的纳米结构,并且这些结构在微纳米电子学、纳米生物学等众多领域有许多潜在的用途.本文利用DNA分子瓦(tile)自组装技术,采用双交叉(DX)DNA分子瓦成功组装了一维DNA纳米管结构,聚丙烯酰胺凝胶电泳(native-PAGE)、透射电子显微镜(TEM)、荧光显微镜和原子力显微镜(AFM)对制得的DNA纳米管结构进行了表征,结果表明,组装成功的DNA纳米管直径在7～20nm之间,长度最长可以达到50μm以上.为了结构更加稳定,对分子瓦中每条DNA单链的5′末端进行磷酸化处理,自组装完成后利用T4DNA连接酶连接磷酸化修饰的DNA纳米管的缺口.AFM结果显示,使用T4DNA连接酶处理后的DNA纳米管更能保持完好的管状结构,表明连接处理后的DNA纳米管更加坚固,促进了DNA纳米管应用于微纳米领域的研究.     

磷修饰金纳米粒子对葡萄糖氧化的电催化性能

采用白磷还原法制备了磷修饰的金纳米粒子(Au-PNPs),Au-PNPs的粒径能够通过改变氯金酸与白磷的投料摩尔比进行有效调控.采用X-射线粉末衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和透射电子显微镜(TEM)和电化学测试来表征Au-PNPs的形貌、结构和表面组成.循环伏安测试表明,在pH7.4的磷酸缓冲溶液中,Au-PNPs修饰电极对葡萄糖电化学氧化有良好的催化性能.通过与柠檬酸钠还原法制得的金纳米粒子(Au-CitNPs)的电化学性质比较,发现Au-PNPs对葡萄糖的电催化氧化具有优良的稳定性.基于此Au-PNPs修饰电极的葡萄糖无酶电化学传感器对于葡萄糖检测具有宽的线性检测范围(9.0×10-6～1.8×10-2mol/L)和低的检出限(5.0×10-6mol/L).     

三磷酸腺苷与正电金纳米颗粒的配位作用及其等离子体共振吸收定量测定

在pH8.0的Tris-HCl介质中,三磷酸腺苷(ATP)能诱导十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)包被的正电金纳米颗粒(AuNPs)聚集,引起其表面等离子体共振吸收及等离子体共振散射变化.通过扫描电子显微镜、动态光散射及Zeta电位表征了金纳米颗粒的聚集,讨论了ATP与金纳米颗粒的结合模式,确定了三磷酸腺苷与正电金纳米颗粒的配位作用.在此基础上建立了表面等离子体共振吸收定量检测ATP的方法.方法的线性范围为4.0~80μmol/L,检出限为0.82μmol/L.相同浓度的ADP,AMP,UTP,CTP和GTP不干扰测定.方法用于人体尿样ATP的检测,回收率在94.4%~123%之间,相对标准偏差RSD小于2.5%.与传统ATP检测方法相比,该方法简单快速,选择性好.