从外面就能看到发光的小鼠大脑

正很长一段时间以来,水母或萤火虫体内的生物发光分子被广泛应用在科学领域,帮助科学家在活体动物体内标记特定的细胞。这些生物发光分子可以让被标记的细胞发光,科学家也就能观察被标记细胞的活动。然而,以前的生物发光分子发出的光不足以穿透厚厚的组织,相机也就无法直接捕捉到这些生物荧光。最近,日本科学家合成出一种新的生物发光分子,其产生的光的亮度是天然生物发光分子的     

SPR细胞传感器对PMA诱导的C6活细胞内分子事件的动态无创性监测

从分子和细胞水平探讨机体对外界刺激的反应机理, 对从微观水平研究活细胞内分子活动的过程、规律及特点以及开展细胞分子生物学研究具有重要意义. 本研究针对动态监测和研究活细胞内分子事件的需求, 以表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)技术为核心, 设计研制了能够用于细胞培养和动态细胞学效应监测的SPR细胞传感器装置. 利用该装置, 实时研究了佛波酯作用于C6细胞所诱发的特征性SPR信号. 该信号同PMA作用于无细胞的空白传感器明显不同, 呈现规律性变化, 具有PMA剂量依赖性和饱和性特点, 且能够被PKC抑制剂减弱甚至完全抑制. 这说明该信号源于PKC活化等细胞内反应所导致的生物分子在细胞膜部位的重新分布. SPR细胞传感器技术为动态、无创性研究活细胞内分子事件发生的时空特点及规律提供了新的量化分析方法与思路. 该技术还可用于空间细胞学效应研究、配体垂钓、药物筛选及生物战剂监测等基础研究和应用研究.     

不同尺寸二氧化硅纳米颗粒体内分布与代谢研究

基于二氧化硅荧光纳米颗粒(FSiNP)的荧光信号同步指示功能, 通过实时、原位活体荧光成像技术, 并结合离体器官成像、组织切片成像以及尿液荧光成像等方法, 系统地研究了不同尺寸二氧化硅荧光纳米颗粒在裸鼠活体内的分布与代谢. 活体成像结果表明纳米颗粒尺寸越小, 血液循环时间越长, 全身分布情况越明显, 随着时间的延长纳米颗粒逐渐聚集到肝脏、膀胱等部位; 通过离体器官成像和组织切片成像进一步证实了活体成像所观察到的结果. 同时, 肾脏组织切片以及尿液成像结果显示, 颗粒越小越容易通过泌尿系统排出体外. 研究结果为今后开展不同尺寸纳米颗粒材料在活体内的应用研究打下基础.     

微循环血流速度及微血管管径测量技术

目前,微循环已成为医学研究中异常活跃的领域,而且正从定性研究走向定量研究.微循环血流速度(以下简称流速)与微血管管径(简称管径)是研究正常和病理情况下人和动物体内微循环变化的两个重要指标,它对揭示组织、器官的功能状态与微循环间的联系具有重要意义.流速、管径的变化又是疾病时微循环障碍的主要表现,它不仅直接影响到有关组织器官的微循环血液灌流,而且还可对于研究疾病的发生、发展规律提供有价值的资料.在临床疾病的防治上,患者用药或病情变化前后流速、管径的动态测量可以作为疗效、预后的考核指标.由于它的用途日益广泛,因而近年来各种自动定量测量流速和管径的仪器应运而生,为微循环研究提供了有力的工具.现对国内较常用的几种方法作一简单介绍.     

分子信标核酶探针用于核酶切割反应的实时监测

发展了一种新型分子信标核酶探针用于核酶切割反应的实时监测. 该探针由核酶底物修饰构建而成, 它将核酶切割反应的信息实时同步转换为荧光信号. 与已有研究方法比较, 是一种非同位素标记、高灵敏高特异的核酶切割反应实时监测方法. 为核酶活性分析、核酶动力学研究提供新型有效的手段, 也为核酶在基因治疗中的深入研究提供了全新的方法和思路. 应用该探针, 快速、实时监测了丙型肝炎病毒核酶的切割效率.     

基于分子信标荧光增强速率检测活细胞内p21 mRNA表达

根据肿瘤抑制基因p21序列设计合成分子信标,通过显微操作将其注入p21表达水平存在差异的两种鼻咽癌细胞内,以活细胞成像方式动态检测了分子信标进入鼻咽癌细胞后荧光信号的变化.p21分子信标注入两种细胞后,荧光信号均逐渐增强,约15min后达到最大值;注入细胞后4min内,细胞间荧光增强速率存在明显差异,该差异反映了p21mRNA表达水平的变化趋势,与常规逆转录PCR(RT-PCR)结果相符.在使用分子信标进行活细胞内mRNA表达水平的研究中,通过分析荧光增强速率的变化,可有效降低细胞内的酶的影响,提高检测结果的准确性.     

量子点经嗅觉通道进入中枢神经系统的可视化过程

模拟纳米颗粒呼吸道暴露及鼻腔给药模式, 给ICR雌性小鼠鼻腔滴注量子点溶液, 用动物活体荧光成像系统和荧光显微技术观察小鼠鼻腔、嗅球及大脑等组织中量子点分布随时间的变化情况. 动物活体荧光成像可见, 鼻腔滴注量子点30 min后, 量子点溶液扩散到嗅球, 2 h后鼻腔荧光强度逐渐变弱, 24 h仅在嗅球部位仍有可见荧光. 荧光显微镜观察组织切片可见, 滴注30 min时, 量子点仅存于嗅球前端边缘, 1 h后进入嗅球, 并向嗅球深层转移, 24 h后发现嗅球内量子点荧光变弱, 并在大脑组织切片内观察到量子点荧光. 结果表明, 纳米颗粒可以经过鼻黏膜进入脑组织, 分布于嗅球、大脑等部位.     

基质金属蛋白酶MMP-2/9分子探针对临床结肠癌组织的检测

研发基质金属蛋白酶MMP-2/9特异性识别的荧光分子探针并用于临床结肠癌组织的快速、准确性检测意义重大,但仍然具有一定的挑战性.本文基于基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9(MMP-2/9)特异性识别的多肽底物,利用一价铜离子催化的"点击"化学和酰胺化反应,分别将荧光素(FITC-N_3)和荧光淬灭基团Dabcyl-NHS偶联于多肽底物两端,制备得到MMP-2/9特异性识别的荧光能量共振转移(FRET)荧光分子探针Dab-GPLGVRGYFITC.通过将重组基质金属蛋白酶MMP-2/9与探针作用,跟踪检测溶液在520 nm处荧光信号变化的情况,对探针的特异性和检测灵敏度进行评估.此外,利用人源大肠癌细胞LoVo和30例临床结肠癌组织样本开展了结肠癌快速体外检测初步研究.体外重组酶检测实验表明,探针对MMP-2/9具有较强的特异性和选择性,对MMP-2的最低检测限可达14 ng/mL.共聚焦显微成像实验显示,相比于正常人胃黏膜上皮细胞GES-1,肠癌细胞LoVo表现出较强的绿色荧光信号,如预先加入抑制剂,细胞的荧光信号则很弱.另外,15例活性MMP-2高表达的临床结直肠癌组织裂解液与探针作用后荧光信号较胃炎组织增强5~9倍,而15例癌旁组织裂解液荧光则增强约0.9~3.0倍.值得注意的是,如果将探针喷洒到结肠癌组织和癌旁组织表面,相比于胃炎组织,荧光信号明显增强.总之,该探针对基质金属蛋白酶MMP-2/9过表达肠癌细胞和结肠癌组织表现出较好的特异性和检测灵敏度,具有应用于临床结肠癌早期诊断的极大潜力.     

分子信标用于核酸连接过程的实时监测

建立了一种新的核酸连接实时监测方法, 利用分子信标作为核酸连接反应的DNA模板和检测分子, 在核酸分子连接的同时检测荧光信号. 实时、准确地获取核酸连接过程信息, 为核酸连接酶分析、核酸连接动力学过程研究提供全新、有效的手段, 也为深入研究核酸连接酶与核酸分子间的相互作用提供了新的思路与技术. 在此基础上建立了T4 DNA连接酶分析方法, 其线性响应范围为2.3×10^-4 ~ 0.23 U/mL, 检测下限为2.3×10^-4U/mL.     

短时心率变异符号序列的熵分析方法

使用复杂性和非线性方法研究心率变异(heart rate variability, HRV)信号时序和结构中的规律, 对揭示心血管调节的潜在规律和生理本质具有重要的研究价值, 而研究适用于短时HRV信号的方法更具有重要的临床应用价值. 根据HRV信号方向信息的特点, 提出了符号序列的熵分析(sign series entropy analysis, SSEA)方法, 并将其应用于实际HRV信号的分析. 结果显示, SSEA方法能从短时HRV信号中敏感地检测出生理和病理状态的变化, 并且受信号噪声和非平稳性的影响较小, 为临床HRV信号或其他复杂生理信号分析提供了一个有效的方法.     

微机监测信号设备智能诊断与管理系统

自从铁路信号系统使用微机监测以来,信号维修测试工作有了质的飞跃。但是人工检查数据不具有实时性,不能够根据微机监测实时数据变化及时发现设备隐患。文章主要介绍一种微机监测信号设备智能诊断与管理系统,该系统通过计算机技术和维修经验的结合,由计算机系统实现对设备“点对点”的智能连续跟踪,利用计算机技术的高科技性解决维修工作当中的难题,使信号维修工作产生一个质的飞跃。     

给DNA甲基化检测装上GPS，看肿瘤细胞如何变花样

DNA甲基化对于细胞的正常生长和增殖非常关键,其异常可能导致一系列疾病,包括癌症,因此全基因组DNA甲基化的检测对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。文章介绍了复旦大学于文强课题组研发的全基因组DNA甲基化检测方法"导向定位测序(guide positioning sequencing, GPS)"。相比于通用的WGBS(whole-genome bisulfite sequencing),GPS具有精确性高、比对率高、检测成本低、没有序列偏好性,可同时检测表观基因组和基因组学变异等优势。利用GPS对肝癌细胞和组织进行检测和分析,我们揭示了基于DNA甲基化调控的肿瘤转移的"同化共生"新机制。     

地面生产集中监控系统的研究与应用

针对梁家煤矿地面生产系统控制方式简单、保护不完善、无法对现场设备进行实时在线监控的状况,提出系统采用PLC集中控制与工业电视、DLP大屏相结合的思路,研究设计了综合监控系统,并应用到实践中获得了成功。     

一种新型细胞趋化迁移微流控通道的构建及表征

细胞迁移、趋化在多种生理和病理过程中扮演着重要角色. 传统方法, 如琼脂糖平板法、Transwell 小室法等大多是在单因素条件下检测细胞迁移情况, 不能建立起多参数可控的实验环境. 微粒流控芯片能保证迁移试验在多参数条件下完成并进行实时观测, 然而制作微芯片采用的光刻法工艺复杂、成本昂贵. 本文采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)铸模, 抽去微丝后制成一种高500 μm 的微通道, 在通道中可生成持续的较恒定的浓度梯度和压力梯度. 将通道应用于细胞趋化试验中, 进一步验证了这种微流动通道制作技术的可行性和适用性.     

江苏如东近海绿潮藻分子检测与类群演替分析

2007 年以来, 中国青岛、连云港、如东等黄海沿海连续4 年爆发绿潮现象, 尤其2008 年青岛爆发了世界最大规模绿潮, 造成了严重的生态危害. 2009 年, 我们对江苏省如东海域绿潮藻进行了调查和监测, 选取紫菜养殖架和防波堤坝上的11 个固着样品以及海区15 个漂浮样品, 对其ITS及5.8S rDNA 和叶绿体rbcL 基因序列进行了分子系统发育和类群演替分析. 结果显示, 如东沿岸堤坝和紫菜养殖筏架具有大量固着生长的浒苔类绿潮藻, 其海区漂浮绿潮藻团出现时间也最早,并逐渐北移; ITS 序列分析将如东样品聚为5 个类群, 即Ulva compressa 类群(6 个样品)、Ulva linza-procera-prolifera (LPP)复合体类群(12 个样品)、Ulva flexuosa 类群(3 个样品)、Blidingia sp.类群(3 个样品)以及Urospora spp.类群(2 个样品), 而rbcL 序列较为保守, 26 个样品只聚为4 个类群.DNA 序列分析表明, 如东海区漂浮与固着绿潮藻类群构成相同, 亲缘关系较近, 漂浮绿潮藻优势类群先后出现次序为: U. compressa, U. flexuosa 及LPP, 最终漂浮种与2008 年黄海绿潮优势种的ITS 序列完全相同. 本研究为今后黄海绿潮溯源及其预测防控奠定了重要基础.     

Towards sustainable protection against insect-borne plant viral diseases:Phytohormones and beyond

Due to the immobility of plants,around 75% of 1100 plant virus species are piercing-sucking insect transmitted.Host plant-mediated interactions between viruses and insects play vital roles in the population dynamics of vectors and the epidemiology of plant diseases.A successful viral pathogen has to evolve multiple strategies to manipulate host immune responses and also the ecological environment to facilitate effective transmission by insect vectors.Among these strategies,reprogramming the phytohormone signaling pathways is critical to the establishment of an effective virus transmission among plants and disease pandemic.Here,we review recent studies on the plant-virus inter-relationships with a focus on molecular and biochemical mechanisms that drive vector-borne viral diseases.Defense-related phytohormones such as Jasmonic acid(JA),Salicylic acid(SA)and Ethylene(ET)have been reported to be directly regulated by viral proteins.This knowledge is essential for the further design and/or development of effective and sustainable strategies to protect viral damages so as to increase crop yield and food security.Future efforts in this area should be focused on integrating and meta-analysis of big data generating from dynamics and multiple dimensional pathogen-vector-crop interactions under real agricultural conditions to achieve sustainable protection against plant diseases.     

皮肤伤口修复的过程与机制

正常的伤口修复能力对于生存与健康十分重要。皮肤伤口修复是一个极其复杂的生物学过程，涉及多种不同类型细胞、细胞外基质和细胞因子在时间、空间上有序的相互作用，最终完成皮肤屏障修复与组织内稳态维持。文章总结了伤口修复的主要过程，并重点阐述不同类型细胞在损伤修复过程中的作用，讨论了无疤痕修复的潜在机制。     

脑功能障碍的灰认识及心理健康评价

基于脑科学研究的最新成果和对心理健康标准的灰认识，提出了包括（１）脑部边缘系统大小的变化速率（ＣＲＣＤＳ），（２）脑组织充量（ＢＦＣＴ），（３）智商（ＩＱ），（４）学习能力诊断测验（ＣＴＬ），（５）情绪稳定性（ＭＳ），（６）适应性（ＡＡ），（７）刺激反应（ＲＳ），（８）自我控制能力（ＳＣＣ）等８个主要指标的心理主人诊断指标体系，建立了心理健康主人诊断的灰色聚类模型并编制了实用软件。     

热带巨型叶植物芭蕉叶片内结构异质性

叶片是植物进行光合作用的主要场所,叶片面积是决定叶片光合作用的重要因子之一.以往对于叶片的解剖结构和生理功能的研究中,常常忽略同一叶片不同部位的结构及功能的差异,尤其是对于某些巨大叶片的结构和功能的异质性更是缺乏了解.为什么具有巨大叶片的植物在自然界十分稀少仍然是科学之谜.本研究选取了具有典型巨型叶片的单子叶植物芭蕉(Musa balbisiana Colla)作为实验材料,测定了叶片不同部位的结构和解剖特征.结果发现,沿主脉方向从叶片基部到叶片尖端,主脉导管直径、叶片厚度、保卫细胞长度呈剧烈下降趋势,比叶重在上部约1/2处呈下降趋势,而栅栏组织和海绵组织的比(P/S值)和气孔密度呈增长趋势,叶绿素含量、叶脉密度和气孔面积指数则无明显变化.沿平行脉从叶片中部到叶片两侧边缘,叶片厚度和比叶重呈现剧烈下降趋势,叶绿素含量、气孔密度和气孔面积指数在边缘约1/3范围内剧烈下降,栅栏组织和海绵组织的比和叶脉密度则呈现上升的趋势.从叶基到叶顶端主脉的导管直径急剧减少可能会影响叶片顶端的水分供应,而叶片两侧边缘气孔面积指数的明显减小、再加上大叶片水汽界面层厚会使边缘部位蒸腾散热功能受到抑制,从而抑制该部位的生理功能,这些因素可能导致芭蕉叶片面积不能继续增大.与叶片小一些的海芋大型叶相比,芭蕉叶内结构的异质性更加强烈.