固态纳米孔中DNA分子再捕捉的探测和分析

<正>基于纳米孔的单分子测控技术有望为实现廉价而快速的个体基因测序提供关键的物理基础.固态纳米孔因其与现代微加工技术兼容及可实现器件高度集成而尤其受到关注.然而,利用固体纳米孔实现单个DNA分子的测序目前仍有几个关键的困难需要克服.其一即为单个DNA分子在纳米孔中运动的控制.通过对单个DNA分子的再捕捉可以揭示其在纳米孔中的动力学特征,并且通过进一步发展该技术将有望在碱基分辨中显著提高信     

人造线粒体成功了吗?

细胞很善于"吞吐",它们会挤出一些小囊泡,即外泌体.这些外泌体又能与另一个细胞合并.此类吞吐过程是细胞共享资源、传递信息的一种方式,也是生命体通信的一大重要组成. 2021年9月13日,有研究团队在《自然-催化》(Nature Catalysis)杂志发表论文,介绍了他们将外泌体重编程为一大群鲜活的纳米生物反应器的工作...     

外泌体:精准肿瘤学的明星

外泌体是指由细胞分泌具有生物活性的囊泡,它直径一般为30~150 nm,具有脂质双层膜.外泌体包含了分泌细胞的分子,如酯类、蛋白质和核酸等.外泌体在生命体内承担着传递生物分子以及帮助细胞之间信息交流的角色.本文介绍了外泌体的定义、组成以及受体细胞内吞外泌体的方式,探讨了外泌体在癌症液体活检以及在肿瘤发生、发展、转移和逃避免疫监视中的作用.系统地总结了外泌体作为肿瘤发生、发展以及恶性程度的生物标志物的研究进展,并进一步探讨了外泌体在肿瘤治疗中作为治疗靶点以及载体所起到的作用和意义.最后对外泌体在临床中的潜在应用进行了展望,为今后肿瘤诊断治疗提供新的思路.     

电化学制备铁磁金属纳米点接触的磁电阻

运用机械抛光技术在单面敷铜板表面制备了由两根宏观金属铜薄膜电极组成的"T"形结构微米间隙,在"T"形结构微米间隙之间运用电阻负反馈控制电化学过程的方法制备了铜电极纳米间隙,在纳米间隙之间,同样运用电阻负反馈控制电化学过程的方法制备了不同大小接触面积的具有极小磁致伸缩效应特性的Ni80Fe20铁磁金属纳米点接触.测量和比较了不同接触面积的Ni80Fe20纳米点接触的磁电阻,结果表明Ni80Fe20纳米点接触的磁电阻与接触面积之间没有必然关系;在铜电极纳米间隙之间制备的Ni80Fe20纳米点接触可以减少在测量磁电阻时磁致伸缩效应对所测量的磁电阻效应的影响,而它的磁电阻大小与具有明显磁致伸缩效应的Ni纳米点接触的磁电阻大小相近,实验结果一定程度上说明了铁磁金属纳米点接触的弹道磁电阻效应与磁致伸缩效应的关系极小,但由于运用各种方法制备的铁磁金属纳米点接触在本质上都属于两个各向异性微观界面之间的机械点接触行为,所以并不能排除在测量磁电阻时随外加磁场变化而变化的两个点接触界面之间相互作用力引起的电阻变化对所测量的弹道磁电阻效应的影响.     

就地喇曼光学方法研究电极表面的吸附

最近几年来电化学的研究越来越趋向于采用通常的电化学技术与就地或非就地表面分析技术相结合.这主要是由于传统电化学技术只能测量电极界面所有过程的总和,不能给出电极界面存在物质分子水平的特征.它对界面吸附分子的结构形态只能进行间接的猜测.就地方法在研究分子特性方面起着重要的作用,因为它能表征在电场存在下界面中的电极和溶液的本质和结构,而非就地的方法只能给出关于     

基于纳米通道分析技术的电流检测系统

<正>纳米通道单分子检测技术受启发于Coulter计数法与单通道离子电流测量技术,自被提出以来得到了迅速的发展,受到了国内外广泛关注.作为一种研究单个分子行为的技术手段,纳米通道技术已经应用于研究DNA损伤、分析单个多肽结构及蛋白质构型、探测识别单个DNA与靶分子间相互作用、有机小分子化合物和水体中金属离子超灵敏检测等方面,通     

基于纳米孔道的单分子时间组学

纳米孔道技术以其与单个分子尺寸匹配的、化学环境精准可控的传感界面以及逐个读取单个分子的特征,兼具高空间分辨特性、单分子特性和高通量特性.本文结合这三个特性,探讨了纳米孔道构建“单分子时间组学”的潜在优势与挑战.     

单分子病毒三维可控操作方法

单个病毒的三维操作对自下而上开展单分子尺度的细胞免疫学研究具有重要的意义,然而受操作工具及操作方法的限制,该问题一直未能得到很好的解决.以基于原子力显微镜的纳米操作机器人为基础,开展了针对单个病毒分子的三维操作研究,具体包括:高均匀分散性病毒样品制备方法,基于局部扫描的病毒三维操作结果实时检测策略,以及微观尺度下病毒三维空间的定点放置实现.实验结果表明,本文提出的操作方法与技巧,不仅能够实现单个病毒分子在三维空间内的可控定点拾取与释放,还可与二维操作方法相结合,构建出全病毒分子的三维纳米结构,实验结果验证了所提方法的正确性和有效性,从而为自下而上的细胞免疫学开展提供了可行的技术途径.     

Pt纳米微粒电极上CO吸附的电化学循环伏安和原位FTIR反射光谱

用化学还原法制备铂金属纳米微粒. 经TEM表征纳米Pt微粒的平均直径为2.5 nm. 应用电化学循环伏安法研究了该纳米微粒电极的电化学性质, 与本体Pt相比, 吸附在Pt纳米微粒表面CO的氧化电流峰较宽. 原位傅里叶变换红外反射光谱检测到Pt纳米微粒电极表面的孪生吸附态CO, 以及随电极电位变化线型吸附和孪生吸附态CO向桥式吸附态CO的转化过程. 还发现了Pt纳米微粒上吸附态CO的增强红外吸收等一系列特殊性能.     

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     

Pt纳米微粒电极上CO吸附的电化学循环伏安和原位FTIR反射光谱

用化学还原法制备铂金属纳米微粒。经TEM表征纳米Pt微粒的平均直径为2.5nm。应用电化学循环伏安法研究了该纳米微粒电极的电化学性质，与本体Pt相比，吸附在Pt纳米微粒表面CO的氧化电流峰较宽。原位傅里叶变换红外反射光谱检测到Pt纳米微粒电极表面的孪生吸附态CO，以及随电极电位变化线型吸附和孪生吸附态CO向桥式吸附态CO的转化过程。还发现了Pt纳米微粒上吸附态CO的增强红外吸收等一系列特殊性能。     

小囊泡中的大学问——外泌体的前世今生

外泌体是一种直径为30~100 nm,主要由细胞内多泡体与细胞膜融合并释放到细胞外基质中的膜囊泡,可携带核酸、蛋白质等分子,具有强大的生物学功能。本文系统阐述了外泌体的发现历程、主要功能,及其在肿瘤生长、转移、免疫逃逸、诊断、治疗和在动脉粥样硬化、心肌梗死、心室重构、心脏再生等多种心血管生理和病理过程中的调控作用。总而言之,外泌体这个小小囊泡中蕴藏着大学问。     

煤纳米孔隙结构的原子力显微镜研究

煤纳米孔隙是认识煤中吸附气储集和运移的重要因素. 提出一种研究煤纳米孔隙结构的新方法, 该方法基于原子力显微镜(AFM)的纳米级分辨率, 可直观清晰地观察煤的纳米孔隙特征, 并可对煤纳米孔隙结构参数进行三维定量测量. 分析结果表明: 煤中纳米孔主要为变质气孔和分子间的链间孔, 变质气孔的形貌主要为圆形和椭圆形, 随煤化程度的提高, 变质气孔的发育程度不断增加; 链间孔的形态变化较大, 低煤级煤的链间孔大于高煤级煤, 链间孔随煤级的升高逐渐减少. 横切面分析可以有效地揭示煤纳米孔隙的几何学特征, 相分析的参数是表征煤微孔隙度的重要参数之一, 而粒度分析则可以检测煤纳米孔隙孔径分布特征. AFM 对煤纳米孔隙的研究, 将会给煤的微观结构和煤层气吸附机理的进一步深入研究提供新的研究手段.     

纳米薄层Pt-Ru及Pt-Pd表面合金电极上CO吸附的原位FTIR研究

以玻碳为基底,通过电化学共沉积的方法制备纳米级厚度的表面剑金电极,运用电化学原位红我反射光谱研究ＣＯ的吸附,结果表明,所制备的Ｐｔ－Ｒｕ和Ｐｔ－Ｐｄ纳米级厚度的表面合金电极均具有异常红外效应,即吸附在不同表面位上的ＣＯ给出了红我谱峰强度增强,其方向与相应金属电极表面获得的谱峰方向相反,研究还显示Ｐｔ－Ｒｕ和Ｐｔ－Ｐｄ表面合金在电催化和表面研究中的重要意义。     

(超)微电极在能源材料领域中的应用

简述了超微电极技术的原理、特点以及使用条件.对比了(超)微电极、大面积多孔电极以及理论模拟等方法研究电池电极材料的结果,表明(超)微电极的实验结果和理论模拟结果之间具有较高的一致性.本文从电化学原理的角度论述了常规尺寸电极上得到结果和理论模拟结果之间出现差异和分歧的原因,并论证了(超)微电极在研究储能材料本征动力学行为和测量物理化学参数方面的重要性和必要性.介绍了(超)微电极/扫描电化学显微镜在筛选燃料电池氧气还原催化剂领域中的应用及原理.针对双电解质金属锂电池所面临的问题,介绍了微纳尺度空心针尖支撑的液液界面上锂离子相转移动力学行为的最新研究结果.     

同时检测O2和CO2的实时动态传感技术研究

氧和二氧化碳是两种与生命过程息息相关的共存气体.我们先期研究建立的微电流法,采用非水电解质在气敏微电极和硅一体化薄膜微电极器件上常温直接检测CO_2,取得了满意的结果.但是,O_2的干扰难以消除.若要连续检测O_2和CO_2,则必须分次提取两者的响应信号,以致电极结构复杂,测量费时.而且,这类按Clark电极限流原理稳态工作的电化学传感器,其响应速度不可能跟上生物呼吸过程中O_2和CO_2气体分压的动态变化频率.     

一种测量界面分子基团取向的新方法

在界面和频振动光谱的研究中, 现有测量分子基团界面取向角的方法是通过测量基团和频振动光谱峰在不同的偏振方向上的强度比来实现的. 由于在一些偏振方向上和频信号峰强度较小, 测量的相对误差很大, 从而往往无法得到准确的取向参数值, 因此计算出来的取向角精度很差. 通过分析界面和频光谱强度与取向角的基本关系, 提出使用和频光谱强度偏振零位偏角的方法来测量化学基团的界面取向参数. 准确测量零位偏角的方法简单而且容易实现, 从而可以大大提高界面取向的测量精度. 测量出在空气/甲醇界面上甲基的取向角为(31.8 ± 2.4)°, 精确度较文献中报道的小于42°大大提高. 这一方法为界面化学键或化学基团的取向研究提供了可靠的实验分析手段.     

纳米铂钯合金膜电极上CO吸附的异常红外效应

彩和电化学循环伏安共沉积方法在玻碳基底上制备纳米级厚度的纳米铂钯合金膜电极（nm-PtPd/GC）,扫描隧道电子显微镜（STM）观察发现,PtPd合金膜由椭圆形层状晶体组成,电化学原位红外反射光谱显示出吸附在nm－PtPd／GC电极上的CO的红外吸收显著增强、谱峰方向与在Pt、Pd电极表面得到谱峰方向相反、半峰宽明显增加等异常红外效应的特征,测得的红外增强吸收因子随PtPd合金膜厚度的增加发生变化,在实验条件下最大达到38．3。     

纳米限域及能源分子的催化转化

催化作为关键和核心技术,在能源、环境、农业以及人类健康等领域将会发挥越来越重要的作用.借助纳米科学和技术的发展和进步,以纳米体系的电子调制为理论基础,通过在纳米层次对催化剂的组成、结构和形貌,以及电子态的调控,实现高效催化剂的理性设计和精准制备,以及真实催化反应条件下对催化剂和催化作用的高分辨和动态表征是未来催化研究发展的重要方向.本文系统介绍了纳米限域体系中催化剂活性中心结构、电子特性和催化性能的控制规律.基于本研究组提出的"纳米限域催化"概念,将具有高催化活性的单中心低价铁原子通过2个碳原子和1个硅原子镶嵌在氧化硅或碳化硅晶格中,形成高温稳定的"晶格限域"催化剂,实现甲烷在无氧条件下直接催化转化,一步生成低碳烯烃和芳烃等高值化学品;在合成气催化转化研究中,通过将控制反应活性和产物选择性的两类催化活性中心有效分离,使在氧化物表面生成的碳氢中间体在分子筛孔道的限域环境内发生受限偶联反应,实现了煤基合成气一步高效生产烯烃,低碳烯烃的单程选择性超过80%.这些突破性技术摒弃了延续九十多年的F-T路线,从原理上开辟了一系列天然气、煤和生物质等高效制备烯烃等高值化学品的新途径,被誉为烯烃合成领域"里程碑式新进展".进一步地,这些研究成果正在与国内外企业合作,积极探索这类新过程的工业应用.     

基于多壳层Co_3O_4中空正十二面体的高效葡萄糖传感器

对比了多壳层Co_3O_4中空正十二面体与有序介孔Co_3O_4作为电催化剂,并应用在葡萄糖电化学催化氧化中的反应行为.多壳层中空结构促进了葡萄糖分子及相关产物的反应扩散,而壳层纳米粒子的取向排列不仅优先暴露了更多高活性(111)晶面也能促进反应电子的转移,从而有效提高了对葡萄糖电催化氧化的活性.多壳层中空正十二面体在低浓度范围对葡萄糖的灵敏度可达4075.2μA mmol/(L cm~2),优于有序大介孔Co_3O_4和有序小介孔Co_3O_4分别为3561.1和2074.3μA mmol/(L cm~2).电化学性能结果表明,多壳层Co_3O_4中空正十二面体是一种构筑葡萄糖传感器的优异电催化剂,为高效葡萄糖电催化剂的设计与合成提供了一定的借鉴.