基于表面等离子共振传感器的COVID-19检测与药物评价

自新冠病毒发现以来，新冠肺炎在社会内引起广泛关注，其传播能力相较于其他冠状病毒具有更高的传染性和致病性，在世界范围内对人类的生命财产安全造成了巨大的危害．灵敏检测和早期诊断是实现新冠病毒COVID-19有效阻隔和治疗的关键环节，传统的PCR等技术目前已被应用于COVID-19的诊断与检测当中，但其仍存在着定量困难、耗时长、成本昂贵等缺点．表面等离子共振(SPR)传感器是一种高灵敏、无标记和快速的实时分析工具，可用于特定蛋白质、核酸和病毒粒子的定量检测，在COVID-19检测中发挥着重要作用．本文综述了基于不同检测方法，包括直接法、间接法、夹心法在内的SPR传感器对COVID-19的定量检测与诊断研究进展，对固定配体进行分类，研究目标分子包括COVID-19的核酸分子、抗原、抗体及病毒粒子．同时，也从传感器设计、表面修饰、检测性能等方面对SPR传感器进行了介绍，总结了SPR传感器针对COVID-19检测的开发方向、目前存在的问题及可以采取的措施．另外，SPR传感器可以通过其独特的亲和力动力学分析实现分子间KD值的计算，对SPR传感器在COVID-19潜在药物评价方面的应用及作用机制进行了...     

表面等离子体共振技术在新药筛选及开发过程中的应用进展

表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)技术是一种基于物理光学现象的生化检测技术,是研究生物分子相互作用的一种先进手段,具有重大的应用价值。其实时检测、无需标记、抗干扰强的独特优势,使得药物筛选的速度大大提高,成本大大降低,在新药研究与开发领域展示着无穷魅力。现针对近年SPR技术在药物初筛及先导化合物优化、早期ADME研究、结构与活性的关系等方面做一简要综述。     

基于局域表面等离子体共振特性的高灵敏度凝血酶检测

用核酸适体修饰的纳米金共振散射光谱探针可实现对微纳空间内凝血酶的特异性识别与检测.提出了一种基于局域表面等离子体共振-暗场显微光谱联用技术的分析方法,研究了局域在金纳米粒子表面的生物分子的识别过程对局域表面等离子体共振散射光谱的影响.研究了单颗粒纳米粒子的形貌特征,实现了单分子层面上生物分子识别过程的追踪.     

基于硼酸盐聚合物绑定的SPR葡萄糖测量方法

微创血糖检测技术通过测量人体组织液中葡萄糖浓度来预测人体血液中葡萄糖浓度,从而指导胰岛素的注入来控制和治疗糖尿病．由于透皮抽取得到的组织液体积微小且成分复杂,要求高测量精度和排除其他物质的干扰,提出一种基于硼酸盐聚合物绑定的表面等离子共振（surfaceplasmonresonance,SPR）葡萄糖浓度测量方法．表面等离子共振测量具有很高的测量精度,硼酸盐聚合物PAA．ran—PAAPBA对葡萄糖分子具有特异性吸附作用,而且性质稳定、制作简单．通过层层自组装技术将其绑定在SPR传感器金膜表面,可实现特异性检测并提高测量灵敏度．测量结果显示葡萄糖浓度在2—10mg／dL范围内二次曲线拟合度为0．90177,25～1000mg／dL范围内拟合度为0．99509,而且队A．ran．PAAPBA和葡萄糖分子的动态解离情况良好,满足连续血糖测量的需求,     

基于局域化表面等离子共振特性的高灵敏度凝血酶检测

用核酸适体(TBA)修饰的纳米金(GNP-TBA)共振散射光谱探针实现了对凝血酶(Thrombin)的特异性识别与检测。利用表面等离子体暗场显微光谱技术(LSPR-DFM),发展了一种新型的、具有时空分辨和高灵敏度的检测手段,实现了对微区内凝血酶的检测。利用该方法可以捕捉单个纳米颗粒的形貌特征并且追踪金属纳米粒子和其周围生物分子之间的相互作用,从而实现单颗粒水平上的生物分析。     

长程表面等离子体共振生物传感器的制备与应用

长程表面等离子体共振(LRSPR)是超薄金属膜两侧的衰逝场发生耦合后所形成的一种新型表面光学现象.与传统的表面等离子体共振(c SPR)相比,LRSPR的表面衰逝场具有更强的表面电磁场强度、更长的表面传播距离以及更大的穿透深度.因此,基于LRSPR现象的生物传感器被认为特别适合细胞或细菌等较大生物分子的检测及行为研究.为了更好地了解LRSPR生物传感器的最新研究进展,本文总结了LRSPR的光学原理、生物传感芯片的制备以及LRSPR传感器在生物检测领域的最新应用.     

基于双配体稳定的金纳米簇荧光检测生物硫醇

生物硫醇在生物系统中起着关键的作用,对生物硫醇快速灵敏准确的检测对于一些疾病的临床诊断具有重要意义.提出一种基于双配体稳定的金纳米簇的合成过程用于快速检测生物硫醇的荧光分析方法.以巯基十一烷酸(MUA)和L-丝氨酸(L-Ser)为配体能够快速制备得到荧光金纳米簇,合成的金簇在600 nm处有明显的强荧光发射峰.在金簇的合成过程中,当体系存在生物硫醇时,金簇的荧光会发生猝灭,荧光猝灭的程度与生物硫醇的浓度相关.该检测方法对于半胱氨酸的检测线性范围在8. 3 133. 3μmol/L,检测限为1. 09μmol/L.该分析方法不仅能够快速制备得到荧光金纳米簇,且具有较好的灵敏度和选择性,并将材料制备和目标物分析两个过程相结合,有效缩短了分析时间,提高了检测效率.另外,该方法在人血清中表现出良好的检测结果,说明该检测方法的具有较好的实用性.     

纳米流式检测技术的研发、应用及前景

针对生命科学、生物医药、纳米科技等领域日益增长的单粒子水平纳米颗粒表征需求,本课题组将瑞利散射和鞘流单分子荧光检测技术结合,成功研发了纳米流式检测技术(nano-flow cytometry,nFCM),实现单个纳米颗粒(7～500nm)以及细胞外囊泡、病毒、细菌、亚细胞器等天然生物纳米颗粒的粒径及其分布、颗粒浓度和生物化学性状的高灵敏、高选择性、高通量检测.本文对nFCM研发的重要性、挑战及如何实现超灵敏检测进行探讨,对基于该技术所发展的一系列生化分析新技术和方法进行综述,并对nFCM的应用前景进行展望.     

DNA功能化的纳米金荧光法检测汞离子(Ⅱ)

<正>汞在很低的浓度下也能给人的健康和环境带来极大的危害,因此汞离子(Hg2+)检测在医药、食品和环境等方面都是十分重要.传统的检测方法存在着仪器设备比较昂贵,样品的前处理比较复杂并且不能进行现场的实时检测等缺点,严重限制了它们的应用.因此,发展新型的具有高灵敏度和高选择性的生物传感器来实现对Hg2+的有效检测是当前科研工作者研究的热点.基于寡聚核苷酸—纳米金的生物传感器具有高的灵敏度、良好的选择性以及排除活体细胞内酶对核苷酸的降解作用等独特的优点,在环境分析、环境污染治理、癌症的早期诊断等领域发挥了极为重要的作用.本文在水溶液中运用DNA功能化的纳米金,通过荧光法实现对汞离子快速、高灵敏度和高选择性的检测.     

纳米材料在体外诊断技术中的应用研究进展

 由于纳米材料具有独特的光、磁、电、热性能,可用于产生不同类型的检测信号、放大检测信号的强度及简化检测过程等,因此基于纳米材料的体外诊断技术具有广阔的应用前景。介绍了半导体量子点、金纳米颗粒和磁性氧化铁纳米颗粒等典型纳米材料的性能特点,综述了近年来将具有优异光学性能的半导体量子点、电性能和热性能的金纳米颗粒和超顺磁性的氧化铁纳米颗粒等纳米材料应用于检测核酸、蛋白、小分子、细菌和病毒等的研究进展,并对其未来的发展涉及的纳米材料的宏量制备及修饰、自动化检测及临床评价等方面做了简单评述,以助力纳米体外诊断技术的发展。     

用于硝酸根浓度测量的反射式光纤SPR传感器

提出一种反射式光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器用来测量硝酸根浓度.传感器采用反射式结构,并利用金膜来激发SPR.制备铜纳米粒子/碳纳米管(copper-nanoparticles/carbon-nanotube, Cu-NPs/CNT)膜作为硝酸根浓度测量的敏感膜.当溶液中硝酸根浓度发生变化时,吸附在CNT上的由铜催化产生的氨气的浓度也会随之改变,导致CNT折射率发生改变,从而使SPR谐振波谷发生移动,进而实现硝酸根浓度测量.实验结果显示该传感器在低浓度区间内的平均灵敏度达到了14.14nm/lg［c/(mol·L^-1)］.这种传感器易于封装,可以应用于远距离测量,将在生物化学参量测量方面有着潜在应用.     

基于变曝光时间图像采集法提高SPR相位成像检测灵敏度

提高表面等离子体共振（SPR）阵列检测的灵敏度是蛋白质组学和药物发现与开发的迫切需要。提出了一种基于五步移相时域调制相位干涉成像的变曝光时间图像采集法,通过增大信号幅值来提高光强测量信噪比。在一个相位测量周期的5帧图像中,每帧图像都采用不同的曝光时间,使得每帧图像的灰度值达到最大,从而提高光强测量的信噪比,保证相位成像...     

光纤表面等离子体波传感器的理论研究

利用光纤表面等离子体共振(SPR)技术设计了光纤表面等离子体波传感器．该传感器与传统棱镜SPR传感器相比有很多优点．由于引入了光纤结构,SPR传感器的计算变得相当复杂．此前,由于不能准确计算,其设计主要依赖于经验,从而严重影响了所设计的传感器的性能．根据光纤SPR传感器的特点,在一定条件下把斜线作为子午线来处理,推导了光纤SPR传感器中总反射系数的计算公式,实现了对光纤SPR传感器的理论计算过程,同时与实验结果进行了对比,结果表明理论计算结果与实验相吻合,从而为系统地分析光纤SPR传感器的性能提供了一个有效的手段,并且为实际设计光纤SPR传感器提供了理论依据．     

温控表面等离子共振系统及其应用

表面等离子共振 (surface plasmon resonance, SPR) 传感技术被广泛应用于生物医学、药物筛选、临床诊断、食品安全及环境污染等领域. 在实际应用中, SPR 系统对温度敏感, 亟待开发适用于温控实验的 SPR 装置. 基于角度调制型 SPR, 设计开发温控 SPR 系统, 灵敏度达到 497.8$^{\circ}$/RIU(refractive index unit, 单位折射率), 温控范围在 18$\sim $42 ℃, 控温精度为0.1 ℃, 可用于不同浓度液晶分子 (4$^\prime$-正戊基-4-氰基联苯即 5CB) 乙醇溶液的温变过程检测. 实验结果表明, 在浓度固定情况下, 25$\sim $41 ℃ 范围内 SPR 信号与温度有良好的线性关系, 相关系数均在 0.98 以上.     

基于Matlab的表面等离子体共振可视化界面仿真

表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)是一种物理光学现象,由入射光波和金属导体表面的自由电子相互作用而产生。基于SPR原理的传感技术在光学、化学、生物、医疗等领域得到了越来越广泛的应用。在SPR角度调制原理中,主要涉及两种方法:菲涅尔公式法和薄膜矩阵法。文中基于这两种理论方法,通过Matlab编程模拟出SPR角度扫描理论曲线,在相同参数下两种方法模拟出的曲线完全一致;并基于Matlab GUI编写一个用户可视化的SPR曲线模拟程序。     

孕穗期冬小麦及田间优势杂草光合特性对模拟光强的响应

2006年4-5月冬小麦孕穗期利用Li-6400便携式光合测定系统测定了模拟光强(simulated photosynthetic radiation,SPR)下麦田杂草小花糖芥(Erysimum cheiranthoides)、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、小蓟(Cephalanoplos lapathifolium) 和冬小麦(Triticum aestivum)的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、叶面温度(T_l)及叶面饱和蒸气压亏缺(V_(pdl)).结果表明:3种杂草和冬小麦随光强增加P_n增大,小蓟和酸模叶蓼分别在SPR为700和1300 μmol·m~(-2)·s~(-1)出现光饱和,小花糖芥和冬小麦在模拟光强范围内没有出现光饱和.T_r、Gs随SPR增加响应趋势一致,冬小麦、小花糖芥呈上升趋势,小蓟下降,酸模叶蓼气孔导度对SPR反应不敏感,保持在0.3 mol·m~(-2)·s~(-1)左右,T_r保持在大约5.0 mmol H_2O·m~(-2)·s~(-1),显著高于冬小麦和其它杂草(p<0.05).冬小麦和小花糖芥T_1 和V_(pdl)随SPR增加变化较小,且高于小蓟和酸模叶蓼.模拟光强条件下小花糖芥与冬小麦的光合特性相似,是麦田自然资源的主要竞争者.     

大管幕工法地铁车站站型研究

介绍了大管幕工法(SPR)基本版的施工步序、工法特点及地层适用性.详细阐述了SPR工法的3个发展阶段及基于标准版的多种衍生SPR站型.建立三维结构-荷载模型,对通长直管型SPR车站"三跨两柱标准站型"、"两跨单柱站型"和"单跨站厅无柱站型"在施作不同二衬结构及顺、逆作工况下结构体系的变形和内力进行了比较验算.结果表明:SPR车站结构变形较小,对地表及周边环境影响较小;大管幕体系中大管幕内力相对较小,应重点验算内撑环梁和中柱受力;施作二衬可降低环梁整体受力,但需优化二衬厚度,避免施工时下部结构内力过大;逆作法施工的三跨标准站型最安全,其次为两跨单柱薄二衬站型,单跨站型受力最大.     

Application of surface plasmon resonance in screening adsorbents and explaining adsorption phenomena using model polymers

A surface plasmon resonance (SPR) technique was developed as an online screening method to identify effective adsorbents for the peptide NH₂-Cys-Thr-Trp-Trp-COOH (CW-4). To validate the SPR technique, several linear polymers containing amino acid residues were synthesized as models of their corresponding adsorbents. SPR screening of all the linear polymers demonstrated that the linear polymer containing phenylalanine residues (PPhe) exhibited the highest affinity for CW-4 among the polymers tested. In accordance with the screening results from SPR, the adsorbent containing phenylalanine (APhe) exhibited the highest adsorption capacity for CW-4. An interesting observation was that the amounts of CW-4 adsorbed on 3 adsorbents were quite small, even though both SPR and isothermal titration calorimetry (ITC) experiments indicated the presence of interactions between CW-4 and the three polymers. A kinetic analysis performed using SPR technology suggested such a phenomenon was ascribed to the poor stability of the CW-4/polymer complexes; that is, CW-4 associates with the polymers quickly, but it also dissociated quickly. The combined results suggested that SPR was a promising tool to identify the optimal adsorbent for peptides, analyze the interactions contributing to adsorption and explain adsorption phenomena using polymer models.     

表面等离子体共振免疫传感的放大检测研究

表面等离子体共振免疫传感器是一类相对新型的免疫检测技术。将链霉亲和素-生物素系统用于表面等离子体共振免疫传感的信号放大,实时检测了人免疫球蛋白G(hIgG)的蛋白浓度。发生免疫反应的传感片和生物素化抗体反应后,传感片表面的一层生物素分子随后与链霉亲和素-生物素化抗体复合物中的链霉亲和素的活性位点发生亲和反应,从而使传感片表面特异健合的物质质量显著增加,大大提高了免疫检测的灵敏度和检测限。免疫反应经放大后,可检测0.005～10μg/mL浓度区间内的hIgG。     

修正偶应力理论层合薄板自由振动模型及尺度效应

通过引入各向异性的细观尺度复合材料层合板的本构方程,将各向同性修正偶应力理论推广到各向异性,基于虚功原理首次建立了复合材料层合板新修正偶应力理论的自由振动模型.该理论包含不同的两个材料细观参数,偶应力曲率应变不对称.但是,用于各向同性材料与原修正偶应力理论等价,为了便于工程应用,建立了只含一个细观材料参数的偶应力层合薄板理论弯曲和振动的简化模型.算例表明建立的偶应力层合薄板模型能用于分析层合板的自由振动尺度效应.