DNA电化学传感器中电极修饰条件的探讨

目的 探讨ssDNA单层膜的制备的最佳条件.方法利用自组装单分子膜技术,将人工合成并修饰的含22个碱基的特异性单链DNA序列固定到金电极上制备成DNA修饰的金电极,通过控制DNA溶液的浓度、作用时间,以及改变修饰基团探讨最佳的修饰条件,并利用循环伏安法初步研究了该修饰电极的电化学行为.结果 通过对不同标记探针、不同探针浓度及不同标记时间的表征,结果显示巯基化ssDNA和二硫键修饰的ssDNA探针浓度为80 μmol/L,自组装固定时间为12 h时对DNA探针的固定效率最佳.结论 巯基化ssDNA和二硫键修饰的ssDNA通过自组装方法可在金电极表面形成稳定、有序的自组装单分子膜(self-assembled monolayer,SAM),可应用于SAM为基底的DNA传感器的设计与应用.     

单壁碳纳米管无纺膜表面的PEG修饰及蛋白质吸附研究

碳纳米管是一种纳米尺度的新型碳材料，具有独特的物理、化学性质。近年来，碳纳米管在生物医学领域的潜在应用前景已经引起科学界和产业界的极大兴趣与关注。与蛋白质分子的非特异性结合是碳纳米管应用于生物系统中必须考虑的基本问题之一。本研究应用扫描电镜和酶联免疫法作为评价方法，定性和定量地分析了血浆中重要凝血因子纤维蛋白原在单壁碳纳米管薄膜表面的非特异性吸附行为；同时，采用聚乙二醇（PEG）分子对单壁碳纳米管薄膜（SWNT膜）进行了表面修饰，通过x．光电子能谱（XPS）对材料表面的化学组成进行了表征，并初步探讨了PEG修饰对纤维蛋白原分子在SWNT膜表面非特异性吸附的阻止作用。实验结果表明，纤维蛋白原分子在SWNT膜表面有强烈的非特异性结合，吸附于薄膜表面的纤维蛋白原分子仍然保有自身的免疫原性。SWNT膜表面可以被PEG分子修饰，连接在薄膜表面的PEG分子可以在一定程度上抑制一定浓度范围内的纤维蛋白原分子的非特异性结合。     

基于纳米材料的电化学发光免疫传感器

电化学发光传感器是人们研究比较活跃的一个领域,本文就近5年基于纳米颗粒、碳纳米管、量子点等纳米材料构建的电化学发光免疫传感器新技术做一综述。纳米颗粒、碳纳米管的高比表面积、生物相容性及高导电活性,不仅可以降低电化学发光的初始电位,还能加快电极与免疫材料间的电子传递并增强电化学发光强度,提高电化学发光检测的灵敏度及稳定性,已经广泛用于化学及生物化学分析。另外,量子点独特的光学性质,与碳纳米管、纳米颗粒等材料组成的纳米混合物,为开发新型电化学发光免疫传感器提供了一种新思路。     

壳聚糖-质粒DNA层层组装及携载DNA量的评价方法

目的 壳聚糖与质粒DNA可以层层组装形成多层膜,可用于金属表面载基因涂层.本研究采用表面等离子共振(SPR)技术,实时检测金属表面与壳聚糖、壳聚糖与质粒DNA(pDNA)的相互作用,并分析壳聚糖携载质粒DNA的能力以及壳聚糖-质粒DNA多层膜在液流作用下的稳定性.方法 在11-巯基十一羧酸处理过的裸金芯片上自组装不同浓度、不同相对分子量的壳聚糖(50～400 ku)和质粒DNA分子.结果 层层组装方法中壳聚糖对质粒的携载量与相对分子量和浓度密切相关,即高浓度、高分子量的壳聚糖可以形成更加厚实的多层膜,并可以携载更多的质粒DNA,自组装形成的多层膜还具有耐液流冲刷性,物理性质稳定.结论 采用壳聚糖与治疗基因的多层自组装可以在血管支架上携载质粒DNA,为探索载基因血管支架涂层的构建提供了新的方法和手段.     

低分子质量壳聚糖修饰多壁碳纳米管的制备及细胞毒性研究

目的 利用低分子质量壳聚糖(CS)制备可在水溶液中稳定分散的壳聚糖/多壁碳纳米管(CS/MWCNTs)材料,并观察其与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的相互作用.方法 以物理吸附法对MWCNTs进行CS修饰,利用透射电镜、纳米粒度及Zeta电位分析仪对其进行表征.将CS/MWCNT进行荧光标记,以不同浓度与细胞作用24 h,通过激光共聚焦显微镜观察细胞摄入情况,并检测细胞毒性及细胞内活性氧自由基含量.结果 当低分子质量CS与MWCNTs的质量比大于10∶1时,可很好地将MWCNTs进行分散,CS/MWCNTs可在水相中稳定存在.细胞摄入实验显示,进入细胞内的碳纳米管主要位于胞浆内.毒性检测结果显示,在较高质量浓度(10、20 μg/ml)时,CS分散后的MWCNTs毒性较小.而与2种碳纳米管(MWCNTs与CS/MWCNTs)作用的细胞内的活性氧含量均随着浓度升高而显著提高,差别无统计学意义(P＞0.05).结论 水溶性的CS/MWCNTs材料拥有极好的分散性,性状稳定,细胞毒性低,这对后期将其应用于以MWCNTs为载体的治疗研究具有重要意义.     

检测腹蛇毒的压电免疫传感器的研究

目的将石英晶振的高灵敏度与免疫反应的特异性相结合 ,研制检测蝮蛇毒的压电免疫传感器方法用巯基丙酸在镀银电极石英晶体自组装巯基丙酸单分子膜偶联抗蝮蛇毒球蛋白构建传感器探头结果组成的检测器对蝮蛇毒响应良好.结论采用免疫传感技术将是实现快速、仪器化检测蛇伤的可能途径,本文结果为蛇毒免疫传感器的进一步深入研究打下了基础     

基于巯基和纳米金固定抗体的免疫传感器的初步应用研究

目的 制得乙肝免疫传感器,用于临床检验.方法 以金电极为基底,自组装半胱胺,通过纳米金静电竞争吸附硫堇分子和乙肝过氧化酶酶标抗体,制得乙肝免疫传感器.采用循环伏安法和线形扫描伏安法考察了传感器的组装过程, 响应电流的性质,传感器对乙肝病毒的响应特性.结果 对乙肝抗原进行了定量分析,线形范围为1∶30～ 1∶200 (稀释浓度V);线性相关系数 R 为0.994.取临床血清进行检测,将结果与临床常用的 ELISA 法比较,符合要求.结论 用半胱胺/纳米金方法固定乙肝抗体制得免疫传感器能应用于临床检验.     

层层自组装薄膜改性的电化学传感器应用

电化学传感器具有优异的灵敏度、检测限、选择性和响应速度,被广泛用于各种生物化学物质的检测。电极作为电化学传感器的敏感元件,合理的表面改性涂层对提高传感器的检测精度和稳定性尤为重要。层层自组装技术是通过在电极基底上交替沉积具有相互作用的物质,以纳米级精度构建参数可控的三维材料体系,在电化学传感器领域已得到广泛应用。综述了层层自组装技术的成膜材料(包括聚电解质和纳米颗粒等)、成膜作用力(包括静电作用、共价键、氢键等)及其性能优化与技术改进,并介绍了基于纳米材料构建改性的层层自组装薄膜电化学传感器,展示了其在生物标志物检测、空气监测和金属离子检测等方面的应用实例。     

功能化修饰多壁碳纳米管对人外周血单个核细胞的毒性研究

目的 探讨不同功能化修饰的多壁碳纳米管(F-MWCNTs)对人外周血单个核细胞(PBMC)的细胞毒性的影响.方法 利用透射电镜表征5种直径和长度均相同的MWCNTs(羟基、羧基、氨基、镀镍修饰和未修饰的MWCNTs(P-MWCNTs))在生理盐水溶液中的分散性.体外实验中先通过Ficoll密度梯度离心从人外周血中分离出PBMC,再将5种MWCNTs分别超声分散于含血清的培养基中,与PBMC共培养12、24、48、72 h,通过CCK-8试剂盒检测5种MWCNTs对PBMC的细胞毒性.结果 5种MWCNTs的分散性相对良好,尤其是各F-MWCNTs.细胞毒性实验结果 表明,MWCNTs的细胞毒性呈剂量-效应关系和一定的时间-效应关系.F-MWCNTs与P-MWCNTs相比,细胞毒性发生显著变化,其中羟基、羧基和氨基修饰的MWCNTs的细胞毒性减小,尤以氨基修饰的细胞毒性减小最为显著(P＜0.05);而镀镍修饰的MWCNTs的细胞毒性反而明显增大,其处理细胞24 h和48 h时的细胞存活率较同剂量(25 μg/ml)的P-MWCNTs均有所降低,差异均有统计学意义(P＜O.01,P＜0.05).结论 功能化修饰不仅影响MWCNTs在水溶液中的分散性,还影响MWCNTs对人外周血淋巴细胞的细胞毒性.     

基于MWNT、CS-PB和GNPs共修饰检测前列腺特异性抗原电流型免疫传感器的研究

目的采用多壁碳纳米管(MWNT)、普鲁士蓝-壳聚糖(CS-PB)纳米复合物及纳米金(GNPs)共修饰于氧化铟锡(ITO)电极表面固载抗体制得高灵敏前列腺特异性抗原电流型免疫传感器,并对传感器性能参数进行实验测定。方法先在ITO电极表面电沉积一层纳米金,随后将浓硝酸处理过的MWNT滴涂在ITO玻璃电极的纳米金膜上,然后通过静电吸附固定CS-PB纳米复合物,利用壳聚糖中大量的氨基固定GNPs并吸附前列腺特异性抗体(anti-PSA),制得电流型免疫传感器,同时测定传感器检测灵敏度、线性响应范围等。结果在最佳实验条件下,该传感器响应的峰电流值与前列腺特异性抗原(PSA)浓度在1～15ng/mL和15～150ng/mL的范围内保持良好的线性关系,检测下限为0.8ng/mL。结论成功建立了前列腺特异性抗体免疫传感器,该方法制备简单,操作便捷,灵敏度高。     

羧基化单壁碳纳米管的制备及其血液相容性研究

目的：本研究旨在对单壁碳纳米管（SWCNT）进行羧基化改性并对改性前后的SWCNT进行血液相容性研究。方法利用浓硫酸与浓硝酸(3：1,v/v)将SWCNT氧化成羧基化单壁碳纳米管(SWCNT-COOH),采用红外光谱仪（FTIR）、马尔文激光粒径仪进行材料表征。采用扫描电子显微镜（TEM）观察修饰前后的SWCNT对红细胞聚集和形貌的影响。采用血栓弹力图仪(TEG)检测修饰前后的SWCNT对凝血功能的影响。结果利用化学氧化法成功地将SWCNT表面进行羧基化处理。10 mg/ml的SWCNT-COOH引起红细胞聚集和形貌变化。0.01 mg/ml SWCNT和0.001 mg/ml SWCNT-COOH促进了凝血因子的活化。结论用浓硫酸和浓硝酸氧化法可有效地制备SWCNT-COOH。通过红细胞形态观察和凝血实验,揭示了SWCNT和SWCNT-COOH的血液相容性,为SWCNT-COOH的优化设计和生物医学应用提供了重要的依据。     

多壁碳纳米管与活性炭吸附中分子毒素的比较

近年出现的多壁碳纳米管(MWCTs),因其有多空隙结构,高比表面积,高比表面能,高反应活性等决定其优异的吸附性能,非常有利于中分子毒物的吸附。本文的目的是研究MWCTs对中分子物质的吸附能力。我们选取维生素B12(VB12)作为中分子毒素的模拟物,分别利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察MWCTs和商业用炭肾中活性炭的微观形貌,用紫外可见吸收光谱对比二者对VB12的吸附性能。实验中观察到MWCTs能形成发达的空隙结构,孔径多在中孔范围内。与活性炭相比,MWCTs的中孔孔隙结构远比活性炭发达,具有比活性炭更大的比表面积。通过Langmuir方程和Freundlich方程的拟合分析,VB12在MWCTs上的吸附为多分子层吸附,而在活性炭上的吸附类型更倾向于Langmuir模型对应的单分子层的吸附。MWCTs较活性碳有更快的吸附速率、更大的吸附量,可望成为新型的灌流器吸附剂。     

Targeted delivery and controlled release of doxorubicin to cancer cells using modified single wall carbon nanotubes

A targeted drug delivery system that is triggered by changes in pH based on single wall carbon nanotubes (SWCNTs), derivatized with carboxylate groups and coated with a polysaccharide material, can be loaded with the anticancer drug doxorubicin (DOX). The drug binds at physiological pH (pH 7.4) and is only released at a lower pH, for example, lysosomal pH and the pH characteristic of certain tumor environments. By manipulating the surface potentials of the modified nanotubes through modification of the polysaccharide coating, both the loading efficiency and release rate of the associated DOX can be controlled. Folic acid (FA), a targeting agent for many tumors, can be additionally tethered to the SWCNTs to selectively deliver DOX into the lysosomes of HeLa cells with much higher efficiency than free DOX. The DOX released from the modified nanotubes has been shown to damage nuclear DNA and inhibit the cell proliferation.     

羟基化多壁碳纳米管对RAW264.7细胞增殖及功能影响研究

目的研究羟基化多壁碳纳米管对巨噬细胞RAW264.7的活性、吞噬功能及氧化应激的影响。方法将质量浓度分别为1、10、100、200μg/mL的羟基化多壁碳纳米管与原始多壁碳纳米管分别与小鼠巨噬细胞系RAW264.7细胞共育24、48、72 h,采用CellTiter-GloR发光法进行细胞活性测定,用2’,7’-二氯荧光黄双乙酸盐法(DCFH-DA)检测细胞内活性氧自由基(ROS)的生成。选24只小鼠,雌雄不限,鼠龄5～6周,体质量18～25 g,随机分为4组,同时通过鸡红细胞吞噬实验检测细胞吞噬能力的变化。结果CellTiter-GloR发光法检测显示碳纳米管的细胞毒性作用呈现浓度依赖性,只有在质量浓度为10μg/mL时,羟基化多壁碳纳米管比原始碳纳米管细胞毒性小,其他浓度两者之间差异无统计学意义(P>0.05)。鸡红细胞吞噬实验证实两种碳纳米管具有促进小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能的作用。结果还显示,在碳纳米管质量浓度为1μg/mL和10μg/mL时,羟基化多壁碳纳米管诱导细胞内ROS含量升高程度高于原始多壁碳纳米管,而在高浓度组(100μg/mL和200μg/mL),随着孵育时间延长,原始多壁碳纳米管诱导细胞内ROS含量不断增加,明显高于羟基化多壁碳纳米管对细胞的作用。结论两种碳纳米管可显著抑制巨噬细胞增殖并提高细胞吞噬活性;不同浓度的多壁碳纳米管与细胞相互作用时,羟基化多壁碳纳米管与原始多壁碳纳米管诱导细胞内ROS升高机制不同。     

An amperometric immunosensor for separation-free immunoassay of CA125 based on its covalent immobilization coupled with thionine on carbon nanofiber

A carbon nanomaterial, soluble carbon nanofiber, was used for the first time to construct an immunosensor for a rapid separation-free immunoassay. The acidic oxidation of the carbon nanofiber provided its solubility and wettability for convenient preparation of a porous carbon nanofiber membrane and a larger number of active sites for covalent binding of carcinoma antigen-125 (CA125) and thionine as electron transfer mediator. This matrix was a suitable environment for the immobilized protein. The immobilized HRP-labeled immunoconjugate showed good enzymatic activity for the oxidation of thionine by hydrogen peroxide. With a competitive mechanism, the differential pulse voltammetric peak current of this system decreased linearly with increasing CA125 concentration (from 2 to 75 U/ml) in the incubation solution. The CA125 immunosensor showed good precision, high sensitivity, acceptable stability and reproducibility with a detection limit of 1.8 U/ml. The soluble carbon nanofiber is a novel method for preparation of immunosensors.     

Conventional and novel “omics”‐based approaches to the study of carbon nanotubes pulmonary toxicity

The widespread application of carbon nanotubes (CNT) on industrial, biomedical, and consumer products can represent an emerging respiratory occupational hazard. Particularly, their similarity with the fiber‐like shape of asbestos have raised a strong concern about their carcinogenic potential. Several in vitro and in vivo studies have been supporting this view by pointing to immunotoxic, cytotoxic and genotoxic effects of some CNT that may conduct to pulmonary inflammation, fibrosis, and bronchioloalveolar hyperplasia in rodents. Recently, high throughput molecular methodologies have been applied to obtain more insightful information on CNT toxicity, through the identification of the affected biological and molecular pathways. Toxicogenomic approaches are expected to identify unique gene expression profiles that, besides providing mechanistic information and guiding new research, have also the potential to be used as biomarkers for biomonitoring purposes. In this review, the potential of genomic data analysis is illustrated by gene network and gene ontology enrichment analysis of a set of 41 differentially expressed genes selected from a literature search focused on studies of C57BL/6 mice exposed to the multiwalled CNT Mitsui‐7. The majority of the biological processes annotated in the network are regulatory processes and the molecular functions are related to receptor‐binding signalling. Accordingly, the network‐annotated pathways are cell receptor‐induced pathways. A single enriched molecular function and one biological process were identified. The relevance of specific epigenomic effects triggered by CNT exposure, for example, alteration of the miRNA expression profile is also discussed in light of its use as biomarkers in occupational health studies. Environ. Mol. Mutagen. 59:334–362, 2018. © 2018 Wiley Periodicals, Inc.     

基于叉指金电极和声表面波技术的细菌内毒素快速检测方法的研究

目的 建立一种可用于定量细菌内毒素浓度的快速检测方法.方法 通过在叉指金电极上固定γ-氨丙基三乙氧基硅烷(3-APTES)和戊二醛为载体的多粘菌素B(PMB),使其与细菌内毒素的生物活性物质脂多糖发生反应;检测装置采用基于声表面波技术的双路差分电路,2路输出振荡信号经过混频器进行差分,根据频移量的变化表征内毒素含量.结果 频移变化与内毒素含量在75～130 EU/ml范围内基本成线性关系.结论 与传统法相比,检测时间缩短到10 min,测试灵敏度达到13.8 kHz/(EU·ml-1),重复性达到90％以上.     

多壁碳纳米管改善激素性股骨头坏死模型兔的股骨头形态

背景：碳纳米管可以促进成骨细胞的增殖和分化,可能对激素性股骨头坏死发挥治疗作用。 目的：观察多壁碳纳米管在激素性股骨头坏死模型建立过程中的作用。方法：36只新西兰大耳白兔随机选出32只等分为治疗组和模型组,剩余4只作为空白组。治疗组兔每天臀肌注射地塞米松2.5 mg/kg,每周向双侧股骨的骨髓腔内各注射0.1 g/L多壁碳纳米管悬浊液1 mL;模型组每天臀肌注射地塞米松2.5 mg/kg,每周向双侧股骨的骨髓腔内各注射生理盐水1 mL,空白组每天臀肌注射生理盐水2 mL,每周向双侧股骨的骨髓腔内各注射生理盐水1 mL。结果与结论：模型组兔股骨头组织中骨小梁开始少量出现变细断裂,骨髓脂肪化十分明显,脂肪细胞肥大,微血管开始出现血栓;而经多壁碳纳米管悬浊液治疗的兔股骨头病理损伤出现明显改善。提示多壁碳纳米管能在一定程度上改善激素性股骨头坏死的病理损伤。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：