纳米级金颗粒在基因芯片检测技术中的研究进展

纳米直径的金颗粒用于生命科学研究中的示踪技术已有较长的历史,由于其独特的物理、化学性质及生物相容性,近年来更是在芯片检测技术中得到了广泛的应用,特别是用不具备吸附能力离散的纳米金作为信号报告分子则被认为是芯片检测中的一个重要进展。     

纳米金在生物检测中的应用

纳米金标记技术是现代四大免疫标记技术之一。纳米金粒子的组装技术及在生物检测中的应用日益引起人们的重视。这是因为组装纳米金是有序的量子点阵列，具有特殊的物理化学性质，对于提高生物检测的灵敏度和稳定性具有重大的意义。     

基于表面等离子体共振检测原理的基因芯片的构建

我们首先采用Frens法制备纳米金胶体液,然后以氯金酸/羟胺法铺制二维纳米金单膜层,进行单分子自组装层技术(Self-assembled monolayer,SAM)固定探针,从而制备出具有表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)响应的基因检测芯片,并进一步对芯片的自组装时间、探针浓度、灵敏度、特异性等指标进行优化验证. 结果表明2.5 nm胶体金所铺金膜芯片具有较好的SPR响应特性,且当固定探针浓度为1 500 nmol/L,自组装时间为4.5 h时,可以获得较好的SPR检测效率,能够准确识别碱基的错配,其检测灵敏度大约为10 fmol/L,可应用于SPR传感器的检测中.     

石英晶体制备工艺对压电免疫传感芯片的影响

目的 评估石英晶体制备工艺对压电免疫传感芯片的影响.方法 采用多壁碳纳米管-纳米金技术在四种类型的石英晶体（镀镍层金电极、无镍层金电极、镀镍层银电极和无镍层银电极）上固定梅毒螺旋体（Treponema pallidum,TP）基因工程抗原,重复检测抗-TP阳性血清和阴性血清各8次.以压电免疫传感芯片制备过程中的清洗漂移、表面水珠附着、抗原固定量、测试稳定时间、抗原脱落状况、响应值及变异系数（CV）值七项作为测评指标,整体评估石英晶体制备工艺对梅毒压电免疫传感芯片的影响.结果 真空镀镍层金电极石英晶体制备的梅毒自组装压电免疫传感芯片各项指标综合评价最佳.结论 镀镍层与金属电极是制备压电免疫传感芯片的两项重要指标.     

纳米金在生物检测中的应用

纳米金标记技术是现代四大免疫标记技术之一。纳米金粒子的组装技术及在生物检测中的应用日益引起人们的重视。这是因为组装纳米金是有序的量子点阵列,具有特殊的物理化学性质,对于提高生物检测的灵敏度和稳定性具有重大的意义。     

基于纳米金的比色分析法在核酸检测中的应用

随着纳米技术的发展,运用纳米粒子检测核酸成为研究的热点.在众多检测方法中,基于纳米金的比色分析法操作较为简便,只需普通光学仪器甚至肉眼即可观察结果,从而表现出广阔的市场及临床应用前景.基于纳米金的比色分析法有多种,不同检测原理的方法在灵敏度和实用性上存在差异.根据纳米金是否经寡核苷酸探针修饰可将其分为基于功能化纳米金的...     

Au纳米颗粒HBV DNA基因探针的制备及其在目视化检测HBV DNA中的应用

制备金(gold,Au)纳米颗粒乙型肝炎病毒脱氧核糖核酸(hepatitis B virus deoxynucleic acid,HBV DNA)基因探针,研究其在目视化检测HBV DNA中的应用。Au纳米颗粒通过金-硫(Au-S)共价键结合烷氢硫醇修饰的寡核苷酸,制备检测探针。用荧光标记法检测Au纳米颗粒表面寡核苷酸的覆盖率和与其互补的寡核苷酸的杂交效率。检测探针与固定在尼龙膜上的捕捉探针构成双探针,用斑点杂交法检测HBV DNA,加入银离子(Ag+)-对苯二酚液染色观察结果。制备的Au纳米颗粒粒径为(12±5)nm,分散良好,在520nm有最大吸收峰,经寡核苷酸修饰后,最大吸收峰改变为524nm。Au纳米颗粒表面寡核苷酸的最大覆盖率为(132±10)条,最大杂交效率为(22±3)%。在尼龙膜上用斑点杂交法可检出低至10fmol的合成靶DNA,可目视化检出乙肝患者血清中HBV DNA的PCR产物。Au纳米颗粒HBV DNA基因探针可用于目视化检测HBV DNA,此方法具有敏感性高、特异性好、简单、价廉的特点,可望在许多领域,尤其是在多基因检测芯片上有潜在的应用价值。     

微芯片技术能更快更准确地检测流感

据Cao Q 2012年3月2213[PLoS ONE，2012，7（3）：e33176]报道，波士顿大学生物医学工程系医学研究人员研制成功显微镜载片大小的一次性微流控芯片，该芯片本质上使得RT—PCR检测微型化、简单化，该芯片检测技术被认为是流感检测的金标准、出结果更快、结果更准确。它代替现使用的以实验室为基础的、价格昂贵的、费时诊断测试。     

运用蛋白质芯片技术鉴定干扰素的亚型

目的：采用自制的6株干扰素单克隆抗体，在本实验室建立的金基底蛋白质芯片平台上对IFN-α1b、IFN-α2a、IFN-α2b、IFN-β及IFN-γ进行鉴定。方法：金基底蛋白质芯片用已知亚型的IFN半成品包被，封闭后与自制的6株干扰素单抗反应，再与Cy3-羊抗鼠IgG反应，反应后GenePix4100A芯片扫描仪扫描读数，将结果与ELISA法、Western blot法比较。同样方法检测IFN成品。结果：金基底蛋白质芯片检测技术结果表明，该平台鉴定干扰素的亚型具有特异性，与ELISA法、Western blot法能得出一致的结论。结论：运用本实验室建立的蛋白质芯片平台可以对干扰素的亚型进行鉴定，具有高通量，操作简单，样品用量少，重复性强等优点。     

壳聚糖基金纳米棒自组装纳米球的制备与表征

目的 通过壳聚糖衍生物表面的巯基与金元素形成非常强的Au-S键,制备表面带有金纳米棒(GNRs)的自组装纳米球CS-GNRs.方法 用透射电子显微镜观察自组装纳米球的形貌特征,动态激光粒度分析仪检测其粒度分布,紫外-可见分光光度计检测其光学特性及其性质改变,同时对其表面增强拉曼光谱(SERS)效应进行检测.结果 该纳米球形态良好、粒径均一、分散性好,并且结晶紫(CV)在壳聚糖纳米金杂化纳米球表面的拉曼增强因子可达2×103.结论 该纳米球在分子检测和拉曼光谱效应检测方面具有潜在的应用价值.     

近红外光辐照金纳米棒杀伤前列腺癌LNCap细胞的体外研究

目的研究近红外光辐照不同质量浓度金纳米棒对体外培养前列腺癌细胞的杀伤效果。方法采用晶种生长法合成金纳米棒,透射电子显微镜检测金纳米棒形貌与大小分布。测量波长808 nm近红外光照射溶液的升温效果。设置空白对照组、单纯金纳米棒组(质量浓度30、60、120μg/mL)、单纯近红外光照射组(3.0 W/cm~2,3 min),以及金纳米棒联合近红外光照射组,共8组,采用CCK-8法检测不同条件近红外光照射金纳米棒对体外培养前列腺癌LNCap细胞的杀伤率,采用膜联蛋白-异硫氰酸荧光素(Annexin V-FITC)/碘化丙啶(PI)双染法检测其诱导细胞凋亡作用。结果采用晶种生长法成功合成了金纳米棒,大小分布较均匀,长短轴比值约为3.6。波长808 nm近红外光照射,可明显升高溶液温度,并且随着金纳米棒浓度升高,温度上升幅度逐渐加大。近红外光辐照金纳米棒具有明显的杀伤前列腺癌细胞作用,随着金纳米棒质量浓度升高,细胞生长抑制率上升,当金纳米棒质量浓度为120μg/mL,近红外光功率为3.0 W/cm~2辐照3 min,肿瘤细胞生长抑制率达93.01%,并且可诱导细胞进入中晚期凋亡。结论近红外光辐照金纳米棒明显升高液体温度,并且通过直接杀伤及诱导肿瘤细胞凋亡的方式抑制肿瘤细胞增殖。     

基于光学成像的HeLa细胞摄取二氧化硅包覆的金纳米棒及细胞内定位

金纳米棒具有独特的光学特性和较高的光热转换效率,被广泛应用于生物医学成像和治疗等方面的研究中。金纳米棒用于临床治疗时,其与细胞的相互作用是研究的关键问题。研究二氧化硅包覆的金纳米棒的HeLa细胞毒性,采用双光子成像技术,观察二氧化硅包覆的金纳米棒与HeLa细胞共孵育不同时间(4、8、12、24h)时,HeLa细胞对二氧化硅包覆的金纳米棒摄取量,以及二氧化硅包覆的金纳米棒进入细胞后在细胞内的分布。研究发现,二氧化硅包覆的金纳米棒的HeLa细胞毒性具有时间和浓度依赖性,且培养液中的血清可降低二氧化硅包覆的金纳米棒的细胞毒性。二氧化硅包覆的金纳米棒与HeLa细胞共孵育12h,除了二氧化硅包覆的金纳米棒浓度高达1250μg/mL时无血清培养的二氧化硅包覆的金纳米棒的细胞成活率才降至85%左右,其他条件下的细胞存活率都接近100%;二氧化硅包覆的金纳米棒与HeLa细胞共孵育24h、二氧化硅包覆的金纳米棒浓度为50μg/mL时,有无血清培养的细胞成活率分别为99.0%和85.1%,而当二氧化硅包覆的金纳米棒浓度升高至1250μg/mL时,有无血清培养的细胞成活率分别降至58.3%和31.2%。培养液中的血清会抑制HeLa细胞对二氧化硅包覆的金纳米棒的摄取,且细胞摄取二氧化硅包覆的金纳米棒的量存在时间依赖性。二氧化硅包覆的金纳米棒与HeLa细胞共孵育12和24h后观察,发现二氧化硅包覆的金纳米棒进入到HeLa细胞后主要聚集在溶酶体,并没有进入线粒体。该研究将为今后金纳米棒用于子宫颈癌的成像和治疗提供参考。     

一种基于酶标纳米金探针的蛋白质检测方法

目的研究酶标纳米金探针的制备条件,并构建利用酶标纳米金探针检测蛋白质的检测体系,实现对蛋白质的高灵敏度检测。方法首先标记捕获抗体的磁珠探针、抗原及标记检测抗体和辣根过氧化物酶（Streptavidin—peroxidase,SA．HRP）的纳米金探针（AuNP probes）进行免疫反应形成三明治结构,然后利用磁力分离器收集三明治结构,再加入四甲基联苯胺（Tetrabenzidine,TMB）溶液发生酶促显色反应,最后在450nm处进行分光光度检测,从而间接测定蛋白质含量。结果通过一系列优化实验建立检测体系,具体为：纳米金探针重悬液确定为50mmol Tris（pH7．8,1．25％蔗糖,0．2％BSA,0．05％PEG,0．05％PVP,0．15％Tween20）：检测体系中纳米金的最适加入量为3μl;2步孵育最适时间依次为1h和45min。使用该方法检测并绘制癌胚抗原（CEA）标准曲线,表明CEA浓度在250pg／ml—25ng／ml区间时线性关系良好,R^2为0．991。通过灵敏度实验表明该检测体系的最低检测灵敏度为25pg／ml,而传统ELISA方法的检测灵敏度仅为1．65ng／ml。结论酶标纳米金探针检测体系实现了通过普通光学仪器进行高灵敏度蛋白质检测的目标,是一种很有发展前景的蛋白质检测技术。     

金纳米链与人喉癌Hep-2细胞共培养自由进出细胞的形式*☆

背景：金纳米颗粒对肿瘤细胞具有杀伤效应。 目的：观察金纳米链对人喉癌Hep-2细胞增殖的影响。 方法：首先运用葡萄糖体系合成法制备金纳米链溶胶,然后MTT法检测不同终浓度(10%,25%,50%,75%,95%)金纳米链溶胶对人喉癌Hep-2细胞增殖的影响,并通过电镜观察金纳米链进出Hep-2细胞的过程。 结果与结论：金纳米链在75%和95%高浓度时对Hep-2细胞增殖有一定的抑制,但并没有随着浓度的增加而加重,均属于一级范围,表明金纳米链对人喉癌Hep-2细胞无毒性。金纳米链在与Hep-2细胞共培养8 h后即能以胞吞的方式进入细胞,48 h后大部分出胞,能够自由进出细胞。     

微流控芯片概念与特点、应用

正微流控芯片(microfluidic chip)技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力,已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。分类包括白金电阻芯片、压力传感芯片、电化学传感芯片、微/纳米反应器芯片、微流体燃料电池芯片、微/纳米流体过滤     

纳米酶在葡萄糖分析检测中的应用研究进展

即时、准确的监控血糖和尿糖的变化对于糖尿病的早期诊断及血糖控制具有重要意义。自从2004年报道金纳米簇具有磷酸转移酶样催化活性以来,多种具备酶样催化活性的纳米材料被发现,包括过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、氧化酶等。与天然酶相比,纳米酶具有成本低廉、制备简单、易于保存运输、环境耐受性高等优点。利用纳米酶进行葡萄糖分析检测有望降低检测成本,提高检测系统稳定性。本文总结了金属纳米颗粒、金属氧化物、金属硫化物、碳基材料以及复合材料等多种纳米酶检测系统在葡萄糖分析检测中的特点、检测限和检测范围,并对纳米酶研究面临的挑战及前景进行展望。     

两种纳米金标记p53抗体探针的制备、表征和性质研究

目的制备IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP两种纳米金标记p53抗体探针,并对其进行生物学特征表征和性质研究。方法利用纳米金粒子与蛋白质非共价吸附和与巯基修饰的寡核苷酸以Au-S键共价结合的特点,将辣根过氧化物酶(HRP)直接或通过寡核苷酸链间接标记在纳米金表面,制备两种多功能纳米金生物探针(IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP探针);应用透射电镜、紫外-可见光光谱等对纳米金探针性能进行表征,对纳米金探针表面HRP酶活性进行分析,并通过酶免疫标记技术(enzyme linked immuncsorbent assay,ELISA)优化探针制备条件和比较两种探针标记效率。结果①两种新型探针具有良好的单分散性,大小均一,粒径约10nm;②p53蛋白检测效果对IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP探针制备条件优化结果表明:制备IgG-Au-HRP探针时,HRP分子和p53抗体的最佳比例为10:1;制备IgG-Au-DNA-HRP探针时,DNA和p53抗体的最佳比例为2.5:1;③HRP分子定量检测显示:一个IgG-Au-HRP探针可标记HRP数量约11个,IgG-Au-DNA-HRP探针可标记HRP数量为20个;④两种探针结合ELISA法初步检测p53蛋白判定IgG-Au-DNA-HRP探针比IgG-Au-HRP探针检测蛋白灵敏度高。结论两种新型纳米金探针制备简单,可作为一种新型探针应用于微量蛋白的高灵敏检测。     

多层纳米金修饰膜的HCG表面等离子体传感器

探索一种可以高密度固定抗原的新方法,并用于研究多层纳米金修饰金膜表面包被抗原的新型人绒毛膜促性腺激素(HCG)表面等离子体共振(SPR)传感器。3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷(MPTMS)与纳米金粒子(AuNPs)可通过Au-S键在传感器金膜表面交替组装形成三维网络,膜表面空间结构中的纳米金经静电作用可吸附大量的小分子抗原HCG,从而获得多层膜修饰的HCG免疫传感器用于检测抗原抗体结合反应。用所构建的HCG传感器,直接检测不同浓度的anti-HCG抗体有良好的线性关系,且修饰两层胶体金膜比修饰一层时抗体响应的共振峰移动幅度提高了1.8倍,检测下限降低至1.5μg/mL。间接法测定了不同浓度的HCG,其浓度与SPR共振峰的位移呈负相关。实验通过修饰两层胶体金膜大大提高了金膜表面固定抗原的量,提高了检测抗体的灵敏度,并且进而用竞争法可检测HCG抗原而不需要用第二抗体进行信号放大。有望用于临床实验诊断。     

金纳米链及抗表皮生长因子受体抗体/金纳米链共轭物近红外热疗可启动 细胞凋亡通路*☆

背景：金纳米颗粒在近红外激光照射下对肿瘤细胞具有杀伤效应。 目的：评价金纳米链及抗表皮生长因子受体抗体/金纳米链共轭物近红外热疗对人喉癌Hep-2细胞的热杀伤作用并探讨其凋亡通路。 方法：取生长良好的人喉鳞癌Hep-2细胞,分别应用金纳米链或抗表皮生长因子受体抗体/金纳米链共轭物溶液进行干预,在此基础上应用8 W/cm2近红外激光(808 nm)照射6 min,以单独应用1640培养液培养及单独给予近红外激光照射的细胞作对照。 结果与结论：透射电镜观察发现,金纳米链热疗后Hep-2细胞有明显的损伤,抗表皮生长因子受体抗体/金纳米链热疗后细胞的损伤程度最重。Western blot检测显示,金纳米链热疗和抗表皮生长因子受体抗体/金纳米链热疗后细胞热休克蛋白70和促凋亡蛋白Bax表达明显增高,而抑凋亡蛋白Bcl-2表达明显降低。说明金纳米链及抗表皮生长因子受体抗体/金纳米链共轭物近红外热疗可通过启动细胞凋亡通路杀伤人喉癌Hep-2细胞。关键词：金纳米链;抗表皮生长因子受体抗体;Hep-2细胞;热疗;凋亡;生物材料;纳米技术 缩略语注释：EGFR：epidermal growth factor receptor,表皮生长因子受体;Hsp70：heat shock protein 70,热休克蛋白70 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.16.006     

多重PCR结合核酸侵入反应及纳米金显色技术检测呼吸道病原体

目的 建立一种呼吸道病原体多重PCR结合核酸侵入反应及纳米金显色的检测方法.方法 针对几种重要的呼吸道病原体(甲型流感病毒、乙型流感病毒、SARS冠状病毒、嗜肺军团菌、脑膜炎奈瑟菌以及腺病毒)保守区基因设计引物,进行多重PCR反应、核酸侵入反应及纳米金显色反应,对多种呼吸道病原体同时进行检测,以人偏肺病毒、呼吸道合胞病毒、人鼻病毒、肺炎链球菌4种呼吸道病原核酸评价其检测特异性,以体外转录的病毒RNA或扩增的PCR片段评价其检测敏感性.结果 成功建立了一种呼吸道病原体多重PCR结合核酸侵入反应及纳米金显色的检测技术.建立的检测方法可特异的检测目的病原体,且与人偏肺病毒、呼吸道合胞病毒、人鼻病毒、肺炎链球菌无交叉反应.该方法对不同靶标的检测灵敏度介0.5 ～50拷贝/μL.结论 建立的呼吸道病原体多重PCR结合核酸侵入反应及纳米金显色技术的检测方法,具有较高的检测特异性及灵敏度,检测通量高,肉眼即可观察结果,在传染病病原体检测方面具有广阔的应用前景.