以荧光碳量子点为探针构建基于金属纳米颗粒内过滤效应的氰根离子传感器

<正>荧光碳量子点是近年来备受关注的一种碳基荧光探针,在荧光成像、传感器、复合催化剂、光电器件、能源转换、药物载体等方向和领域获得广泛研究.在之前工作的基础上,本文报道了以荧光碳量子点为探针,构建一种基于金属纳米颗粒内过滤效应的氰根离子传感器.本方法中,荧光碳量子点的激发和发射波长位置与金、银纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)吸收峰波长位置相重叠,使得体系的荧光强度减弱;当加入氰根离子后,氰根将纳米颗粒刻蚀使其粒径变小,LSRP吸收峰强度降低,使得体系的荧光强度增强.当前已发展的以荧光碳量子点为探针的传感器以检测金属阳离子为主,     

掺Mn2+离子纳米非晶SiO2发光研究

关于Mn~(2 )离子的发光性质研究已有很多报道,它们一般都集中在无机玻璃中,并对发光机理进行了分析。但对掺Mn~(2 )离子在纳米非晶SiO_2发光行为尚未见报道,本文运用溶胶凝胶法制备出掺Mn~(2 )离子纳米非晶SiO_2,测量其荧光光谱,当激发波长为337nm时,其发射光谱在460nm处有一强而宽的蓝光发光带。并对发光机理和发光强度的变化进行了研究。     

基于氨基化SiO2纳米颗粒的新型基因载体

采用正硅酸乙酯与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷在油包水形成的微胶囊中同步水解的方法, 制备了大小均匀的氨基化二氧化硅纳米颗粒. 由于表面氨基化使纳米颗粒在一定的pH环境下的x (zeta)电位为正值, 与带负电荷的质粒DNA通过静电结合能快速形成纳米颗粒-质粒DNA复合物, 并对结合的DNA有明显的保护作用. 结合纳米技术、生物技术与基因工程技术, 构建了基于氨基化SiO₂纳米颗粒的新型非病毒型基因载体, 应用这一新型基因载体成功地将绿色荧光蛋白(green fluorescence protein, GFP)表达载体pIRGFP导入COS-7细胞, 并在细胞内产生高水平的绿色荧光蛋白表达.     

TiO2纳米晶可控合成研究取得新进展

由于本身特有的尺寸依赖性质和形状依赖性质,纳米晶(NCs)作为纳米科技的基本构筑单元之一引起了人们越来越大的研究兴趣.由于在光催化、太阳能电池、传感器和催化剂载体等很多领域的广阔应用,TiO2无疑是最受研究人员关注的纳米晶之一,其可控合成一直是一个具有挑战性的研究课题。     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

基于二维材料纳米孔的生物传感器:计算和模拟研究进展

近年来,基于纳米孔的生物传感器被广泛用于DNA、RNA和蛋白质等生物分子的检测和分析.以DNA测序为例,纳米孔测序摒弃了样本扩增和荧光标记等步骤,与传统测序技术相比,在成本、读取长度和效率等方面具有明显优势.过去10年间,拥有优异力学、电学、光学等性质的石墨烯和其他二维材料受到了纳米孔传感器领域研究人员的关注.一方面,...     

TiO_2纳米管的阳极氧化法制备及对对氯苯酚的光电降解研究

在含有乙醇的氢氟酸溶液中,用阳极氧化法制备了高度取向的TiO2纳米管阵列,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见漫反射(DRS)和荧光光谱(PL)对样品进行表征,探讨了TiO2纳米管阵列的形成机理.结果表明,制备的TiO2纳米管阵列垂直生长于钛基底表面,分布均匀,管径约为90nm,管壁厚约20nm,管长约400～500nm,并且表现出更大的禁带宽度和良好的光致发光特性.此外,使用该纳米管对对氯苯酚的光电催化降解实验表明,光电催化效率明显高于光催化和电化学过程之和,表现出一定的光电协同作用;施加的阳极偏压也存在一个最佳值.     

基于氨基化SiO2纳米颗粒的新型基因载体

采用正硅酸乙酯与N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷在油包水形成的微胶囊中同步水解的方法，制备了大小均匀的氨基化二氧化硅纳米颗粒，由于表面氨基化使纳米颗粒在一定的pH环境下的ζ(zeta)电位为正值，与带负电荷的质粒DNA通过静电结合能快速形成纳米颗粒-质粒DNA复合物，并对结合的DNA有明显的保护作用，结合纳米技术，生物技术与基因工程技术，构建了基于氨基化SiO2纳米颗粒的新型非病毒型基因载体，应用这一新型基因载体成功地将绿色荧光蛋白（green fluorescence protein,GFP)表达载体pIRGFP导入COS-7细胞，并在细胞内产生高水平的绿色荧光蛋白表达。     

显微镜变显“纳"镜了

超解析荧光显微镜的发明,获得了2014年诺贝尔化学奖的肯定。那么,光学显微镜的发展,究竟是如何一步一步将影像分辨率从"微米"尺度缩小到"纳米"尺度的呢?显微镜的纳米时代在17世纪光学显微镜发明后,微米(1微米=10-6米)大小的细胞映在人类眼前,开启了微生物学。1873年,恩斯特?阿贝(Ernst Abbe)证明了光学显微镜的分辨率只能达到光波长的1/2左右,称为阿贝极限。而人类所能看到的光波长在400纳     

二维过渡金属硫族化合物纳米异质结气体传感器研究进展

二维过渡金属硫族化合物(2D TMDs)在气体传感方向的应用中具有显著的"先天"优势,表现出如灵敏度高、响应速度快、能耗低以及能在室温下工作等诸多优点.相对单一的2D TMDs而言,基于2D TMDs纳米异质结的气体传感器展现出更加优越的气体传感性能.本文将系统总结2D TMDs纳米异质结气体传感器的研究进展,尤其是2D TMDs与金属氧化物、金属硫化物、碳基纳米材料以及量子点之间形成的纳米异质结设计、构效关系以及传感机理等关键科学问题.传感材料和传感机制上的创新对提升传感性能并拓展传感功能具有重要的科学意义.通过对纳米异质结气敏机理的深入探究,有望实现纳米异质结结构的人为设计和可控制备,提高室温下对目标气体的高灵敏选择性识别和检测.在纳米异质结的结构设计上,以TMDs材料为导电主体,在其表面生长各种纳米结构,通过对纳米异质结表面酸碱性、功函数、气体分子极性以及纳米异质结与气体分子之间的氧化还原反应性质进行调控,来构筑基于TMDs的纳米异质结.此外,控制负载在二维TMDs上纳米颗粒尺寸小于两倍电子耗尽层厚度,充分发挥纳米颗粒量子限域效应,以纳米颗粒充当传感的"天线分子"或"探针分子",实现对目标气体分子的高灵敏选择性识别和检测.     

聚合物电解质包裹金核银壳纳米棒制备双模式光学细胞成像探针

报道了一种新型的荧光及表面增强拉曼散射(SERS)双模式光学成像探针. 该探针以金核银壳纳米棒为SERS增强基底, 其表面标记拉曼分子产生SERS信号. 随后通过层层吸附的方法在标记了拉曼分子的金核银壳纳米棒表面包裹聚合物电解质. 最后在聚合物电解质层上连接异硫氰酸荧光素产生荧光信号. 将探针置入HeLa细胞, 实现了荧光、SERS双模式成像. 该探针具有以下优点: (1) 能产生荧光、SERS两种信号, 实现双模式光学成像; (2) 金核银壳纳米棒具有优异的SERS增强能力, 使得探针进入活细胞后仍能提供高信噪比的SERS信号; (3) 聚合物电解质在形成隔离层避免荧光信号被金属淬灭的同时, 提高了探针的生物兼容性. 这种双模式光学成像探针在药物输运和肿瘤靶向等研究中具有重大的应用前景.     

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.     

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.     

纳米Al_2O_3固体的内耗

内耗测量可以给出陶瓷材料内部结构扩散以及晶界的力学行为等性能.有关陶瓷材料的高温内耗早有不少报道.近来纳米陶瓷/氧化物的研究越来越引起人们的关注,纳米ZrO_2和SnO_2块体的低温内耗已做了一些研究.纳米Al_2O_3可广泛应用于制作催化剂及催化剂载体,精细陶瓷和荧光材料等,关于它的一些性能已作了不少探索,然而纳米Al_2O_3固体的内     

多金属氧酸盐纳米纤维催化O2氧化5-HMF

2,5-二甲基呋喃(DFF)是一种用途广泛的化合物,可作为前体用于合成各种高附加值产品,可通过氧化5-羟甲基糠醛(HMF)得到.然而,5-羟甲基糠醛的有氧氧化有不同的途径,从而会产生DFF,2,5-呋喃甲酸(FDCA)或马来酸酐(MA)等产物.迄今为止,均相和非均相金属催化剂均被作为氧化剂用于对HMF氧化为DFF的研究.特别是含钒的多金属氧酸盐(POMs)被发现可以氧化HMF生产DFF,MA等一系列产品.本文通过采用静电纺丝和表面活性剂成孔技术合成了介孔纳米纤维H_5PMo_(10)V_2O_(40)/meso-Zr O_2(f)并通过IR,~(31)P MAS NMR,XRD,SEM,TEM,N_2吸附-脱附测试对其进行了表征.H_5PMo_(10)V_2O_(40)/meso-Zr O_2(f)纳米纤维,其在氧气作为氧化剂氧化5-羟甲基糠醛(5-HMF)到2,5-二甲酰基呋喃(DFF)反应中表现出高的催化活性和产物的选择性,源于复合催化剂良好的氧化还原性、Lewis酸中心、Br?nsted酸中心及纳米纤维高的比表面积.     

纳米铁颗粒物表征及其对2, 4-二氯苯酚的脱氯降解性能

对纳米铁超细粉进行了透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)等结构表征, 并研究了其对2,4-二氯苯酚的吸附降解性能. 结果表明, 实验所用纳米铁超细粉呈核-壳型结构, 颗粒粒径为30~40 nm, 其表面含有大量的Fe3O4钝化氧化层; 为去除纳米铁表面的钝化层, 提高其活性, 对其进行盐酸酸化, 探讨了酸化前后纳米铁在不同投加量下对2,4-二氯苯酚的降解去除情况. 实验发现, 活化前的纳米铁对2,4-二氯苯酚的去除主要为吸附过程, 活化后的纳米铁则能够迅速与2, 4-二氯苯酚发生降解反应. 当铁的投加量为150 mg时, 反应溶液中可检测到苯酚、2-氯酚、4-氯酚等降解产物的出现, 说明纳米铁对2,4-二氯苯酚的降解主要为脱氯反应.     

纤毛传感器

人造皮肤技术的下一步发展可将其灵感归功于甲壳虫翅膀。研究者试图研制出一种柔性传感器,能像甲壳虫休息时翅膀上互锁的微毛发所触发的皮肤感知触碰一样检测到机械压力。"你可以想象得到,在互锁中会发生一个大的界面接触,这是一个灵敏的传感器的优秀特点。"首尔大学首席研究员卡帕·杨·苏(Kahp Yang Suh)在邮件中写道。因为接触到这么多表面区域,一个依赖于纳米纤维连接的传感器甚至能检测到改变纤维相对位置的极小扰动。     

基于单根纳米线的纳米燃料电池研究进展

随着纳米科学与技术的长足进步,利用纳米材料的独特性能,开发出了大量具各种功能的纳米器件,有纳米生物传感器、场效应管、实时体内医疗监控器、癌细胞检测传感器、光电传感器等.但是这些纳米器件均需外部能源的供给才能工作,而现有的能源尺寸都较大,这就使得发展纳米能源成为当务之急.最终需要实现将纳米能源与纳米器件集成到同一个芯片上,成为一个集纳米功能单元、     

ESR研究ZrO_2纳米晶的点缺陷

电子自旋共振(ESR)是研究晶体中点缺陷和化合物中离子价态的实验方法之一.ESR实验研究发现ZrO_2纳米晶中的点缺陷与材料制备的方法和工艺密切相关.通常情况下ZrO_2多晶和微晶是白色的,Zr~(4+)和O~(2-)都是非磁性离子,自旋量子数s均为零,因而没有ESR信号.但用柠檬酸盐爆炸分解方法制备的纳米晶(粒径为9.2nm)是深灰色的,并测到了色心的ESR信号,这是由于爆炸分解法制备的纳米晶是在极短促的瞬间生成的,晶粒中有许多色心点缺