上转换发光纳米材料在生物成像中应用的研究进展

稀土上转换发光纳米材料是一类利用近红外光激发而短波长发射的荧光材料, 因其具有发光性质稳定、无光漂白现象、弱的生物样品损伤和高荧光信噪比等优点, 在荧光成像中可弥补传统荧光标记材料的不足而发挥重要作用. 本文重点介绍上转换发光纳米材料在生物成像中应用的进展.     

聚集诱导发光分子在生物检测领域的应用

聚集诱导发光(AIE)是指一类荧光生色团在溶液状态下微弱发光甚至不发光,而在固态或聚集状态下荧光显著增强的一种光物理现象.具有AIE特性的分子作为荧光探针在生物检测领域有着传统荧光探针分子不能比拟的优点.一方面可以使更多的AIE探针分子结合到生物大分子上获得高亮度的荧光,而不必担心像传统的荧光分子那样发生聚集导致的荧光猝灭,这为荧光检测提供了便利.另一方面,在聚集后发生的荧光急剧变亮的特性可以作为荧光放大检测的定量依据.本文展示一些有代表性的具有AIE特性的分子,重点介绍其在蛋白质、DNA、G4、手性有机胺等生物分子检测中的应用,阐明AIE荧光探针的工作原理和特点,并对AIE荧光探针的设计与应用给予展望.     

让“死物学”变成“生物学”

在生物学研究中，科学家们更多的是利用自身能发光的荧光分子作为生物体的标记。将这种荧光分子通过化学方法挂在其他不可见的分子上，原来不可见的部分就变得可见了。生物学家一直利用这种标记方法，把原本透明的细胞或细胞体从黑暗的显微镜视场中“揪出来”。     

生物荧光传奇

正战争期间可为海上航行的士兵查看地图照明,仪器失灵时可为飞机安全飞行导航,在生物学研究中能让基因和蛋白质发光……它们就是发光生物发出的一种自然光——生物荧光。它们正在为人类提供更多的帮助。     

激光梯度场中荧光关联谱

荧光关联谱是一种适用于生物体系动态过程测量的实验方法,通过观测微区内发光粒子Brown运动产生的荧光涨落,获得溶液中发光粒子的微观浓度、所处的微观环境和构形等信息。讨论了激光场中Rayleigh粒子所受到的辐射力,并分析了激光梯度场对荧光关联谱测量的影响。     

聚集诱导发光探针分子在荧光传感中的应用

荧光传感作为化学传感领域中的一项重大技术,具有灵敏度高、选择性好和响应快等优点,但是传统有机发光分子在高浓度或者聚集状态下,容易发生荧光强度的降低或是完全消失,这在一定程度上不利于其在应用中发挥最佳效果.聚集诱导发光(AIE)概念的提出为解决聚集导致发光猝灭(ACQ)的难题提供了方案,实现了发光分子在聚集态下的高荧光量子产率.具有AIE特性的发光分子被用作荧光传感器不仅具有高亮度的荧光信号,而且不必担心由于分子聚集导致的荧光信号的降低或猝灭.同时,由于某些分子聚集程度的增强导致的荧光颜色和强度的变化,可以被用来实现对靶标物的定性和定量分析.本文简述了近几年来AIE分子在荧光传感方面的应用,如离子检测、气体、有机小分子、爆炸物、蛋白质及酶等化学/生物传感器,同时对基于AIE分子的荧光传感器在设计和应用前景做了展望.     

未来生物计算机探索

人工智能的研究是为了将人的智能赋予机器。可科学家正在设想一种生物计算机。它由与生物体相同的有机体元件构成。其性能远比现有电子元件的计算机高得多,并且像生物体的伤口可以自愈一样能自动排除故障,而且甚至能生长。这是可能与人和动物的脑共生的人工脑。倘若这个设想能实现,将会产生出各种具有高级智能的超级动物和超人。     

海洋深处熠熠生辉的生物

在深邃的海洋深处,不少生物为了识别同类, 寻找配偶和觅食,都有着发光的本领。从奇特的枝蔓交错的海醋栗到带花边的粉色海鳃,再到人们更为熟悉的鱼类和乌贼,都能在黑暗中熠熠生辉。深海中大多数会发光的生物发出的都是蓝光或者淡绿色光,少数鱼类发出的光是淡红、浅黄、黄绿、     

恒磁场影响固定化α-淀粉酶催化活性的研究

磁场生物效应是当代生物磁学的三大主要领域之一,也是应用生物磁学的基础。为了探索磁场生物效应,人们已利用不同类型的磁场对许多生物体及不同结构层次的影响进行了广泛的研究。然而,以离体酶为研究对象的报道不多,有关磁场对固定化酶反应影响的研究尚未见报道。本文以价廉易得、性能优良的软聚氨酯(PU)泡沫为载体,用戊二醛为交联剂,固定α-淀粉酶,制成酶反应柱,结合流动注射分析技术,考察了磁场对酶催化活性的影响,观察     

荧光蛋白开启健康奥秘之门

最近,韩国研究人员培育出一只小猎犬.这条狗看上去与一般的小狗没有两样,那么科学家为什么花那么大的心思去培育呢?把这条狗放在黑暗中,就可以看出它的与众不同之处:它的爪子居然在黑暗中能发出绿光.该研究项目负责人李秉春表示,我们的最终研究目的不是仅仅让狗发光,接下来将让一些致病基因与荧光基因绑定,移人实验狗体内.如果成功,研究人员就可以更准确地追踪这些致病基因的活动过程.由于人和狗拥有268种共同疾病,对荧光狗的研究将有助于寻找治疗人类疾病的方法.目前,科学家已经培育出多种荧光动物.究竟是什么东西让动物发光?这些荧光物质对人类健康究竟有什么帮助?     

光导纤维化学发光乳酸生物传感器研究

乳酸是临床化学重要检测项目,也是体育科学中确定运动员最佳训练强度的重要指标。从一滴体液(血清、尿或汗)中快速确定乳酸含量,一直是人们追求的目标。已经研究过的酶电极生物传感器性能较差;最近有人报道过一种光纤荧光乳酸生物传感器,取样量大且响应太慢。本文用戊二醛将起分子识别作用的乳酸氧化酶和起换能器作用的辣根过氧化物酶通过共价交联,同时固定在3-氨丙基多孔硅胶上,制成光导纤维的生物催化传感层,在传感膜微环境中乳酸的酶催化氧化反应同鲁米诺的酶催化氧化发光反应相偶合,产生化学发光信号.乳     

鸡胚神经细胞发育过程光子发射的研究

光子发射(Photon emission)又称为生物的超微弱发光,近年来已成为一项重要的研究领域.和生物体的荧光素-荧光素酶系统不同,超微弱光子发射,几乎存在于所有的生物系统中.这种光强度非常弱为每平方厘米每秒几个至几百个光子不等,波长范围为200～800nm.生物系统中的光子发射与生物体的生理状态、生物化学、生物物理过程相联系.活细胞的光子发射在测量过程中没有外加物质的影响,可以真实地反映其生活状态.光子发射的研究对阐明生物体的生长发育、细胞通讯、遗传变异、肿瘤发生、病变衰老及细胞死亡等基本过程有     

某些现代生物中正构烷烃碳同位素研究

选择了对油气生成具有意义的各种现代生物进行热压模拟实验,测定了不同生物体中正构烷烃碳同位素值,并研究了不同生物体中单个正梦烷烃的同位素分布特征,该实验结果为判别沉积有机质中正构烷烃的生物来源提供了重要线索。     

以红色发光诱饵捕食的深海水母

据估计,有大约90%的深海生物具有生物性发光能力。不过在大多数情况下,科学家们并不知道这些生物是怎样得益于自身的生物光能的。例如,一些深海鱼类和乌贼的发光器官类似诱饵,然而人们极少观察到它们在捕食过程中是怎样运用这类器官的。海洋生物学家史迪文·海德道克研究具有发     

深海旅行记

20世纪60年代，人类探索深海和外太空几乎同时起步，时至今日，外太空的谜底相继揭开：可我们对深海世界的情形仍知之甚少，不了解冰冷幽暗中生命的存活与进化。 静谧深邃的海底景观与外太空惊人地相似，不同发光生物绽放的绮丽光彩．将深海点缀得如璀璨怡人的夜空—— 美国佛罗里达哈博布朗奇海洋学院教授伊迪丝·维特是世界最顶尖的深海生物研究专家．是探测到发光生物数量最多的科学家。尤其在探测手段方面作出了开创性的贡献。非常值得一提的是，维特教授还是动物保护和科学普及热衷者，除了必须的授课任务外，她还经常给对她事业感兴趣的支持者播放并讲解自己的探险经历，让人和她一起分享探索的快乐——     

生物超微弱发光图象的观测

任何有生命的物质在进行新陈代谢的过程中,都可以自发地或受外界条件诱导后发射出一种极其微弱的光子流,强度在10～10~4光子/cm~2·s,波长在180～800nm之间.这种现象广泛存在于动植物中.自从1955年Colli等人第一次用光电倍增管测量了生物的超微弱发光之后,国内外的科学家对生物超微弱发光的理论和实验研究都很关注,但由于受到光电探测器灵敏度的限制,绝大多数的工作是探测生物样品超微弱发光的总强度,记录的只是空间积分光强,而不具备空间分辨能力,即不能反映样品各部位的发光强度分布,给生物超微弱发光的研究带来一定的困难和局限性.     

石墨烯量子点在肿瘤诊断与治疗中的应用

传统的治疗方式存在诸多缺陷,促使肿瘤治疗的研究转向纳米技术方向。利用纳米技术能够开发和制备纳米尺寸的功能材料,并将其用于疾病治疗、诊断和成像剂等方面。石墨烯量子点作为兼具石墨烯片状结构和量子点发光性质的碳基纳米材料,具有低生物毒性、高荧光量子产生率、稳定的光致发光性和优异的生物相容性等优点,被广泛应用于催化、传感、生物成像、医学诊断以及肿瘤治疗等不同的领域,也因此成为生物医药材料的研究热点。结合石墨烯量子点的制备、性质和应用等,文章主要综述了石墨烯量子点在药物递送、光动力治疗、光热治疗以及荧光成像与示踪等肿瘤诊断与治疗方面的研究。     

生物结构自组装

生物大分子、复合物分子机器、细胞器、完整细胞乃至生命个体的形成, 自组装贯穿其中, 并有极其复杂的调控机制. 本文归纳分析了生物结构自组装的特点及其物理、化学和几何学原理, 并以新生肽链折叠和染色体折叠浓缩为例描述自组装的生物调控原理. 采用自组装策略, 已经开发了许多生物纳米功能结构, 如DNA平面和立体结构、DNA马达、蛋白纳米线、荧光双分子互补系统等. 研究复杂生物体系的自组装极具挑战, 可使我们更接近生命的本质, 还将为纳米科学技术和仿生学提供许多启示.     

石墨烯量子点在肿瘤诊断与治疗中的应用

传统的治疗方式存在诸多缺陷，促使肿瘤治疗的研究转向纳米技术方向。利用纳米技术能够开发和制备纳米尺寸的功能材料，并将其用于疾病治疗、诊断和成像剂等方面。石墨烯量子点作为兼具石墨烯片状结构和量子点发光性质的碳基纳米材料，具有低生物毒性、高荧光量子产生率、稳定的光致发光性和优异的生物相容性等优点，被广泛应用于催化、传感、生物成像、医学诊断以及肿瘤治疗等不同的领域，也因此成为生物医药材料的研究热点。结合石墨烯量子点的制备、性质和应用等，文章主要综述了石墨烯量子点在药物递送、光动力治疗、光热治疗以及荧光成像与示踪等肿瘤诊断与治疗方面的研究。     

陆地上最早的生物化石

从美国和南非的科学家联合小组发现的证据说明 ,生物在陆地上出现的时间比专家们过去想象的早得多。研究人员在南非发现了至少 2 6亿年前的生物化石 ,这比以前想象的要早 1 4亿年。科学家相信 ,微小生物体在地球的海洋中已经生存大约 38亿年 ,但是他们对于最早的生物何时在陆地上出现却没有把握。以前 ,科学家认为在美国亚利桑纳州发现的化石是陆地生物最古老的证据 (那些化石已有 1 2亿年 )。这次从南非汉波兰卡省发现的一块 1 7米厚的岩石中含有非常多的碳元素。经化学分析 ,岩石中的生物化石是由微生物丛的细菌构成。这种微生物丛最初在…