核酸适配体在环境分析中的应用

核酸适配体(aptamer)是一段体外获得的可与相应的靶分子特异性结合的寡核苷酸序列.由于其相较于抗体有易合成、易修饰、靶分子范围广等优点,近些年来在环境分析中受到广泛关注.本文简要介绍了核酸适配体的结构特点及常用筛选方法,着重按照靶标分子的不同,综述了核酸适配体在环境微生物及化合物分析检测中的应用.并就核酸适配体作为分子识别元件的优势及局限进行了分析,对未来研究进行了展望.     

通过理性设计在体内获得具有分子间剪切潜力的锤头型适体酶

锤头型适体酶目前已广泛用于基因表达调控,为了维持锤头型核酶高效自剪切的Loop Ⅰ和Loop Ⅱ之间的三级结构互作,现有的锤头型适体酶都是基于其stem Ⅲ或stem Ⅰ发展而来.为增加锤头型适体酶的多样性和通用性,探索基于stem Ⅱ的锤头型适体酶,通过理性设计基于stem Ⅱ的锤头型适体酶的链接体,基于毒蛋白基因ibsC报告体系,结合宿主的生长推测锤头型适体酶响应小分子调控的情况.设计了 10种不同长度、不同碱基互补配对程度的链接体.其中7种链接体对应的锤头型适体酶无法发生自剪切;2种可以发生自剪切,但是不受茶碱调控;最终获得一个基于stem Ⅱ的锤头型适体酶T4,其链接体由4对完全互补配对碱基对组成,这表明由4对完全互补配对碱基对组成的链接体可能更容易获得小分子依赖的锤头型适体酶.在茶碱存在时,含有T4的宿主生长,而茶碱不存在时,其宿主不能生长,这表明锤头型适体酶T4的自剪切活性是受茶碱调控的,成功实现了利用小分子控制大肠杆菌中毒蛋白基因的表达.本研究表明T4是基于stem Ⅱ的依赖茶碱的锤头型适体酶,表明以锤头型核酶的stem Ⅱ也可以发展锤头型适体酶;此外,T4具有分子间剪切潜力,有望发展成为利用小分子调控内源性基因表达的工具.(图7表2参39)     

聚丙烯酸钠薄膜/K^＋交换玻璃光波导元件的研制及其对苯乙烯蒸气的气敏性研究

采用低分子量聚丙烯酸钠作为敏感试剂,通过旋转涂胶法固定在钾离子交换玻璃光波导表面做成纳米级的薄膜,研制了低分子量聚丙烯酸钠薄膜/K＋离子交换玻璃光波导气敏元件.将该气敏元件固定在光波导气体检测系统中,对挥发性有机物蒸气进行检测.结果表明,室温下该气敏元件对苯乙烯蒸气具有较高的选择性响应,响应和恢复速度快（分别为6 s和...     

动物源性食品中抗生素类污染物生物检测技术研究进展

抗生素类污染物在动物源性食品中的残留,因其对人类健康有着潜在危害而受到了广泛的关注,因此迫切需要建立快速、灵敏、高效、便捷的检测方法以便对其及时管理和防治.生物检测技术在实现对抗生素高灵敏度、高特异性、低成本、快速的检测方面具有很强的优势,主要包括微生物检测法、免疫分析法和生物传感器法等.本文基于免疫抗体和核酸适配体两...     

纳米金比色法快速检测水中重金属的研究进展

重金属超标可造成环境污染并对人体健康构成潜在威胁.水环境中重金属污染已经十分普遍并呈现出日益加剧的趋势.近年来,一种基于纳米金比色原理的新型水中重金属快速检测技术迅速发展,并因其具有检测特异性强、灵敏度高、无需配套仪器、操作简便等一系列优点,在水体重金属污染事件的现场筛查及应急处置等方面展现出广阔的应用前景.本文对国内外水环境中重金属污染的现状,重金属检测技术的发展以及基于纳米金比色原理的水中重金属快速检测技术的研究进展等方面进行了综述,指出了该技术在实际应用中面临的主要问题,并提出了未来的发展方向.     

环介导恒温扩增技术快速检测短凯伦藻

短凯伦藻(Karenia brevis)是一种有毒赤潮微藻,所产生的短藻毒素对海洋生物乃至人类都有毒害作用,为加强对短凯伦藻赤潮的监控,建立了稳定的短凯伦藻环介导恒温扩增(LAMP)鉴定体系,在此基础上进行了特异性和灵敏性验证.特异性实验结果显示只有短凯伦藻或者含短凯伦藻的模板呈现阳性反应,其他微藻为阴性反应,从而验证了该LAMP方法的特异性;同时,对短凯伦藻的基因组DNA进行一系列10倍稀释作为敏感度实验的模板,并与常规PCR做了对比,结果表明:短凯伦藻的LAMP方法最低检测限度为50 pg,敏感度比常规PCR高10倍.LAMP产物鉴定不需要常规的胶电泳过程,直接采用肉眼观察的方法,在含有短凯伦藻的阳性反应管中会出现白色混浊,加入SYBRòGreen I染料呈现绿色,而未含有短凯伦藻的阴性管为澄清,染色后仍为原来的橙色.因此,该方法操作简便、特异性强、灵敏度高而成本低,在赤潮原因种检测监控方面具有良好的应用前景.     

纳米金-适配体电化学传感器用于环境水样中双酚A检测

制备了一种用于检测双酚A的纳米金-适配体电化学传感器.采用恒电位沉积的方法在玻碳电极表面制备金纳米颗粒提高电极的比表面积及导电性,通过Au—S键作用将末端带有巯基、可特异性识别双酚A的适配体固定在电极表面,以[Fe(CN)₆]^3-/4-作为氧化还原探针,通过循环伏安法和交流阻抗法对纳米金-适配体电化学传感器的检测性能进行研究,优化了检测性能的影响因素.当金纳米颗粒沉积时间为400 s、适配体浓度为1μmol·L^-1、富集时间为50 min、检测溶液pH 7.0时,电极阻抗响应与双酚A浓度在1×10^-9—5×10^-6 mol·L^-1范围内呈良好线性关系.发展的传感器具有良好的重现性、稳定性和抗干扰性,并成功应用于环境水样中双酚A的检测,回收率87.4%—110.0%.     

基于MoS_2纳米片的荧光生物传感器对饮用水中Hg~(2+)的检测

本文利用MoS)2纳米片优异的荧光淬灭能力以及其与DNA分子之间的相互作用,构建了一种检测Hg~(2+)的新型荧光生物传感器,并考察了其用于饮用水中微量Hg~(2+)测定的可行性.实验优化了MoS_2纳米片浓度、p H值、盐浓度及反应时间等参数对荧光生物传感器性能的影响.在此基础上建立了测定饮用水中微量Hg~(2+)的荧光新方法.在最佳条件下,Hg~(2+)浓度在10—900 nmol·L-1范围内与荧光强度的相对值具有良好的线性关系,检测限为6.3 nmol·L~(-1).该方法简单、灵敏、特异性强.该方法已成功用于饮用水中微量Hg~(2+)的测定,回收率为95.7%—103.3%.该研究工作将MoS_2纳米片的应用拓展到了环境监测领域,这对无机类石墨烯材料的深入研究具有重要意义.     

电化学方法研究小分子与核酸相互作用的进展(Recent Electrochemical Investigation on the Interaction of Small Molecules with Nucleic Acids)

研究小分子与核酸的相互作用,对了解分子对DNA体内复制和转录的影响、探索疾病的发病机理和寻找新型药物设计等具有重要意义.电化学方法是一种重要的研究小分子与核酸相互作用的方法,而这方面的综述较少.论文首先论述了小分子与核酸相互作用的结合方式,并对采用电化学方法考察无机金属离子、金属配合物、有机药物分子、有机环境污染物与DNA相互作用的研究进展进行了归纳和评述,其中对有机小分子与核酸的相互作用进行了较详细介绍.最后,对该领域研究趋势进行了讨论.     

雌激素受体在环境雌激素评估中的研究进展（Review on Estrogen Receptor to Estimate Environmental Estrogen）

水环境是环境雌激素最大的储存库,环境雌激素可通过水体传递,对水生动物产生严重危害.雌激素的生理功能通过雌激素受体(ER)介导.ER是一种配体依赖性转录因子,通过雌激素应答元件调节靶基因的转录.大量研究证实,在环境雌激素类化合物污染的评价中,ER可作为检测环境雌激素效应的生物标记物之一.但不同亚型的ER具有组织特异性且对配体的结合存在差异,因此在环境雌激素效应的检测中,应注意化学污染物的类型以及受检动物的物种及组织的特异性.检测ER的方法包括ER蛋白直接定量检测和ERmRNA定量分析,检测技术的选择要依据实验设计而定.论文对环境雌激素效应检测中ER的研究进展进行了综述,为环境雌激素污染检测工作提供了理论依据和基本方法.     

基于环介导等温扩增法可视化检测玉米转基因成分

快速准确的转基因检测技术是严格监管转基因作物及其产品的重要支撑;不同转基因作物由于导入不同外源目的基因从而表现出不同性状,因此外源目的基因序列可作为基于核酸检测技术进行转基因筛选的标志物.基于环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术,以中性红染料作为比色试剂,建立玉米内源基因和玉米转基因成分的基因特异性的可视化快速检测方法.针对玉米内源基因IVR基因,抗虫外源bar、pat基因,和Bt176中的抗除草剂外源cry1Ab基因分别设计了LAMP引物.结果表明,在Real-time LAMP体系下,能够实现对玉米内源IVR基因、转基因玉米品系Bt176中的bar基因和转基因玉米品系TC1507和59122中的pat基因的检测.对转基因玉米品系Bt176中的cry1Ab基因设计的引物能特异性扩增Bt176,而对Bt11和MON810两种转基因玉米品系无效.通过优化Tris-HCl和中性红浓度,在5 mmol/L Tris-HCl和100μmol/L中性红浓度条件下建立了可视化检测体系,反应1 h即可分别实现对玉米内源基因IVR基因,抗虫外源bar、pat基因,和抗除草剂外源cry1Ab基因的检测.中性红可视化检测结果与Real-time LAMP荧光扩增曲线结果一致,体现了该可视化检测方法具有较高的准确性.本研究建立了一种对玉米转基因相关成分的可视化检测体系,该方法既快速又简便且尤其适用于现场检测.(图6表1参17)     

MnO2纳米酶催化ABTS的显色反应及其在Fe2+和Pb2+检测中的应用

本文探讨了纳米MnO_2催化2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)显色反应的类氧化酶活性,系统地评估了单一金属离子Fe~(2+)和Pb~(2+)对MnO_2纳米酶活性的影响及作用机理,揭示了MnO_2纳米酶-ABTS反应体系在选择性检测实际水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的应用.在pH 3.8、25℃条件下,纳米MnO_2能够催化ABTS单电子转移形成ABTS阳离子自由基(ABTS~(·+),绿色产物),其类氧化酶活性为0.0412 U·mL~(-1).酶剂量、底物浓度、pH和温度影响了MnO_2纳米酶活性.在反应体系中添加0.01 mmol·L~(-1) Fe~(2+)(或Pb~(2+))显著地抑制了MnO_2纳米酶活性(P0.01),主要是由于Fe~(2+)(或Pb~(2+))在静电引力作用下强烈吸附在纳米MnO_2表面,导致MnO_2纳米酶催化活性的钝化甚至失活.其中Fe~(2+)吸附在MnO_2纳米酶表面能够与多价锰发生氧化还原反应,而Pb~(2+)特异性吸附在MnO_2纳米酶表面形成络合物.加标回收试验结果表明,MnO_2纳米酶能够用于选择性测定实际水样中单一污染的Fe~(2+)和Pb~(2+).MnO_2纳米酶-ABTS反应体系对天然水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的检测具有较高精确度(相对误差为3.4%—10.5%)和良好回收性能(回收率为96%—110%).研究结果提供了一种简单、快速、高灵敏的检测方法用于可视化分析环境水样中Fe~(2+)和Pb~(2+)浓度.     

光子晶体在环境污染物快速检测方面的研究进展

光子晶体是近年发展起来应用广泛的一种可视化的新型光学调控型快速检测材料,本文综述了光子晶体的光学特性及其制备方法和研究现状;以及光子晶体悬浮阵列技术、分子印迹光子晶体技术、光子晶体-金属纳米复合体系的光学增强效应等在环境污染物检测方面的新应用,展示了光子晶体巨大的应用前景,并指出了光子晶体的应用趋势以及需要克服的技术难题.     

包装材料及食品中纳米材料的检测与表征技术

随着纳米技术的发展,纳米材料在包装行业及食品工业中得到了广泛的应用。然而,纳米材料的安全应用高度依赖于对其生物及环境效应的了解。有研究表明,纳米材料对人类健康及生态环境存在着潜在危害,这使得纳米材料的安全性成为毒理学领域的热点研究课题。同时纳米材料的安全性问题也成为纳米复合包装材料及纳米食品研究和开发的新瓶颈。在对纳米材料没有充分认识的情况下,为了消费者和生态环境的安全,必须控制包装材料及食品中纳米颗粒的种类、来源、含量及可能的释放,这就需要可靠的方法对纳米颗粒的性质和结构进行检测及表征。首先,综述了目前纳米材料在复合包装材料及食品加工中的应用,然后总结了包装材料及食品中纳米材料的检测技术及表征方法,例如显微技术、色谱分离技术、光谱与质谱技术等。由于纳米材料的理化性质参数众多,应用多种分析手段来检测和表征纳米材料成为必然。最后对目前检测技术及表征方法的不足和今后发展方向进行了探讨。     

用于核酸损伤和化合物基因毒性检测的新型DNA电化学传感器

利用电化学方法检测DNA损伤和污染物基因毒性具有重要意义．根据分子膜层层自组装的原理,将受化学损伤的小牛胸腺DNA固定于氧化铟锡电极表面,制备出核酸传感器界面．使用DNA嵌入剂二联吡啶二吡啶并[3,2- a;2’,3’-c]吩嗪钌[Ru(bpy)2dppz2+]作为电信号指示剂,与核酸膜结合后,进行电化学检测．由于嵌入剂具有很高的DNA结合能力和双链特异性,与DNA的结合数量在损伤前后发生变化．在电化学检测中,采用已研究成功的高倍数信号放大机制,用电子给予体草酸还原Ru(bpy)2dppz3+,使之循环产生电流信号．这样,嵌入剂与DNA结合数目的微量变化得到灵敏检测．在工作中,分别采用石英晶体微天平和电化学方法对DNA的表面固定进行了表征,计算出未损伤DNA的固定量为3．2 ng·mm-2,损伤DNA的固定量为4．2 ng·mm-2．对两种核酸膜进行电化学检测,发现在信号放大剂草酸溶液中,损伤DNA的电流信号显著高于未损伤DNA,前者是后者的2．2倍．通过荧光分析,得到Ru(bpy)2 dppz2+与损伤DNA的结合常数(K=1．07×107 M-1)和结合比(0．68)．嵌入剂与损伤DNA结合物的荧光强度是未损伤DNA 的1．5倍,说明损伤后嵌入剂结合量增加了1．5倍．损伤DNA电化学检测信号增高的主要原因是由于信号指示剂嵌入电极表面核酸数量的增加．利用高结合能力、高选择性的电化学嵌入剂,结合高倍数信号放大机制,可以对核酸损伤进行灵敏检测．     

UPLC/MS/MS 方法用于检测贝类亲脂性海洋生物毒素

海洋生物毒素包括若干亲水性化合物和亲脂性化合物,由于对人类健康有严重危害,需要对所养殖的贝类化合物进行严格检测.因此,采用快速而准确的检测方法是非常重要的.在欧盟,目前所规定的唯一"官方的"检测方法是灰鼠生物鉴定方法(MBA).使用这种方法,人们只能观察到贝类萃取物在活鼠上所产生的效果,而且不是针对某一     

水环境中基于分离-富集的金属形态分析方法研究进展

金属的形态对其在环境介质中的迁移转化、生物有效性和毒性具有重要影响.目前认为,金属的自由离子态和不稳定络合态是具有潜在生物有效性的形态,而纳米颗粒的存在使得具有生物有效性的金属形态变得更为复杂.痕量金属和纳米颗粒在天然水环境中的含量较低,大部分检测方法无法达到检测限要求.基于分离-富集的金属形态分析方法因检测限低、操作简单、结果可靠等优点被广泛用于环境中痕量金属及纳米颗粒存在下金属的形态分析.本文从原理、应用条件和优缺点等方面对梯度扩散薄膜技术、唐南渗析膜技术、离子交换技术和渗透液膜技术等基于分离-富集的金属形态分析方法进行综述,为水环境中金属形态分析方法的选择提供了参考和依据.     

利用PCR-DGGE技术分析乳制品中的乳酸菌

在食品发酵行业,需要一种简捷有效的方法检测发酵产品中的有益微生物.聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(Ploymerase chain reaction and denaturing gredient gel electrophoresis,PCR-DGGE)技术广泛应用于微生物生态学的研究.采用PCR-DGGE对5种含有乳酸菌的乳制品进行了菌群组成分析,并通过传统培养方法和核酸序列分析进行了验证.结果表明,所有测试样品中的活菌数量都在106～109 cfu/mL之间,通过平板培养法分离出了形态明显的杆状菌和链球状菌,对其进行16S rDNA核酸序列测定及同源性分析,将其鉴定为德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)和嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus).建立了由已知乳酸菌组成的DGGE参考阶梯(Reference ladder),可用其对相应菌株进行DGGE鉴定.用两对不同引物进行PCR-DGGE分析,除样品1外,试样中均检测到德氏乳杆菌和嗜热链球菌.对DGGE参考阶梯未能直接鉴定的样品1的电泳条带进行同收、序列分析,分别鉴定为卷曲乳杆菌(L.crispatus)和鼠李糖乳杆菌(L.rhamnosus).同时发现,引物R518-F357对嗜热链球菌模板的识别效率高于引物Lac1GC-HDA2.以上结果表明,RCRDGGE技术可以对样品中的乳酸菌进行快速的分析和鉴定.图4表1参30     

环境中纳米塑料的分离与检测

微塑料作为环境中一类新兴污染物备受关注.然而对于尺寸更小的纳米塑料,尽管毒性效应被不断发现,但其在真实环境中的存在水平和检测技术还鲜有报道.本文评述了有限研究中纳米塑料分离和检测方法的优点与局限,并依据现阶段纳米污染物分析方法存在的问题,对相关方法的未来发展进行了展望.     

大气颗粒物中生物质燃烧示踪化合物的研究进展

生物质燃烧是大气颗粒物的重要来源.钾离子、脱水糖类(左旋葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖)、脱氢松香酸等被认为是示踪生物质燃烧的主要化合物.其中,脱水糖类由于其良好的化学稳定性和较高的浓度水平,被广泛用作有关生物质燃烧的检测和估算其对大气颗粒物贡献的代表性化合物.研究发现,大气颗粒物中脱水糖类的含量随季节不同而呈现差异;不同类型的生物质经燃烧后产生的气溶胶颗粒物中,主要示踪化合物的组成比例不同.如软木燃烧后的左旋葡聚糖/甘露聚糖比值约为4.3、硬木约为23.1、农作物残渣约为32.0.利用这一特性可以分析大气颗粒物中不同生物质燃烧源的类型和所占比例等.气相色谱-质谱联用技术是检测大气颗粒物中脱水糖类有机示踪物的主要手段.该法需要对样品进行前处理.高效液相色谱-质谱联用技术和高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法可以很好地替代气相色谱质谱联用法,避免样品的前处理和衍生化反应,但检测范围较窄.几种方法各有利弊,需根据样品的来源和实验目标选择适当的分析方法.