基于磷光猝灭的比率式光学氧气探针

近几十年来,对氧气的有效检测和识别一直受到研究者的极大关注.传统的检测方法,如滴定法、电流分析法、热致发光法,存在着许多缺陷,如响应时间长、灵敏度差和检测过程中消耗氧气等,限制了其广泛应用.由于基态氧是三重态,能够猝灭三重态分子的发光,因此基于磷光强度变化的光学氧气探针克服了传统检测方法的不足,具有灵敏度高、选择性好、可逆性好、方便快捷以及无需消耗氧气等优点,逐渐成为研究热点.其中比率式的光学氧气探针同时引入对氧气不敏感的荧光分子作为内标和对氧气敏感的磷光分子作为指示剂分子,其输出信号依赖于内标分子和指示剂分子发光强度比例的变化,能够有效地避免环境和仪器的干扰,是检测氧气的理想模式.而且,大部分比率式氧气探针的溶液发光颜色会随氧气含量的变化而改变,从视觉上就可达到快速检测氧气的目的.本文从氧气检测机理、探针的构筑以及细胞成像等方面总结了近10年来比率式光学氧气探针的研究状况,并对其未来的发展做了一定的展望.     

分子信标核酶探针用于核酶切割反应的实时监测

发展了一种新型分子信标核酶探针用于核酶切割反应的实时监测. 该探针由核酶底物修饰构建而成, 它将核酶切割反应的信息实时同步转换为荧光信号. 与已有研究方法比较, 是一种非同位素标记、高灵敏高特异的核酶切割反应实时监测方法. 为核酶活性分析、核酶动力学研究提供新型有效的手段, 也为核酶在基因治疗中的深入研究提供了全新的方法和思路. 应用该探针, 快速、实时监测了丙型肝炎病毒核酶的切割效率.     

离子液体酸性强度探针

离子液体作为绿色溶剂和催化剂在有机合成和催化反应中具有重要作用.酸性离子液体因同时拥有液体酸高密度的反应活性位和固体酸的不挥发性,近年来受到了广泛的关注.离子液体的酸性强度会影响化学反应的活性和作用位点的选择,测定离子液体的酸性强度对于认识酸催化反应机理、寻找合适的催化剂具有十分重要的指导意义.使用探针分子的分子光谱研究离子液体性质是一种重要的实验方法.本文主要介绍几种离子液体酸性的探针,着重介绍如何利用这些探针来测定离子液体的酸性强度.     

分子探针在重大疾病诊疗中的应用、机遇与挑战

分子探针是指能准确回答生物医学问题的功能性物质.分子影像技术通过使用高亲和性、高特异性和高灵敏度的分子探针,在活体上、在细胞和分子水平对生物学过程进行定性和定量研究,在疾病的早期诊断、分期、疗效监测和个体化治疗等领域中发挥越来越重要的作用.但是,分子影像技术在临床应用中面临的最大问题是缺乏特异性的分子探针.因此,安全、高效的分子探针成为未来分子影像技术发展的重点.本文主要综述了分子探针在重大疾病诊疗中的应用及未来发展中面临的机遇与挑战.     

P450酶活性中心催化1,2-二溴-3-氯丙烷的机理及动力学同位素效应

发展有毒物质被细胞色素P450酶催化转化途径和机理的计算毒理预测方法,对于污染物的风险评价具有重要意义.本研究通过密度泛函理论计算,揭示了细胞色素P450酶活性中心(CpdI)催化氧化1,2-二溴-3-氯丙烷(DBCP)的反应机理,并考察了动力学同位素效应的影响.结果显示,DBCP羟基化反应与烷烃羟基化反应机理存在明显差异.不同于一般的双态反应,DBCP羟基化反应是自旋选择性反应.此外,DBCP羟基化第二步反弹过程中的能垒明显的高于烷烃羟基化过程.自旋密度分析表明,DBCP羟基化反应的氢提取步骤是一个氢原子转移过程.DBCP羟基化反应具有明显的动力学同位素效应(KIE),且温度和隧道效应对KIE值具有明显的影响.本研究可为卤代烷烃类化合物的生物转化预测提供理论依据.     

近场光学高密度存储研究进展

鉴于高存储容量和高传输率在未来数据存储方面的重要性 ,近场光学存储作为一种新的高密度存储手段 ,近年来受到很多关注 .近场光学存储主要有三种方案 :固体浸液透镜方案、探针型方案以及超分辨率的近场结构 .本文对这三种方案的实现方法以及最新的进展作了较详细的阐述 .     

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.     

硫酚自组装单分子层修饰金电极的电化学特异性及其应用

近年来,采用“LB”膜和分子自组装技术在电极表面形成的高度有序的单分子层化学修饰电极,由于能在电极表面建立特定的化学微结构而引起人们的关注.用饱和烷烃巯基化合物通过Au-S键在电极表面形成稳定、高度有序的自组装单分子层已有不少报道.本文研究了不饱和巯基化合物硫酚(TP)在金电极表面自组装形成的单分子层修饰电极(Au/TP)的电化学特性;循环伏安和交流阻抗的研究表明Au/TP表现出和阵列微电极相似的电化学特性;探讨了Au/TP电极在复杂电极反应机理的研究及快速电极反应速率常数的测定等方面的应用.     

不同太阳能热化学储能体系的研究进展

太阳能热发电技术是缓解能源危机改善生态环境的重要技术,而储能系统是太阳能维持稳定和持续热发电的关键.本文从现有3种太阳能储热技术出发,分析了热化学储能具有的高储能密度和可实现大规模远距离存储和运输的明显优势,介绍了现有的5种热化学储能体系在反应机理、反应模型和反应器等方面的最新研究进展,并对各个体系的优缺点进行了评述.针对反应体系存在的问题,提出了未来几种储能体系主要的研究方向是循环性能的提高、高性能催化剂的制备、高效反应器的设计制造以及传热传质与化学反应耦合模型等.     

氧在银/半胱氨酸螺旋纳米带形成中的作用

使用量子力学密度泛函理论(DFT)模拟分析了银离子(Ag(I))和半胱氨酸(Cysteine)分子在碱性水溶液中的反应行为.研究发现,银离子与半胱氨酸上的巯基优先配位;在银/半胱氨酸(Ag(I)/Cysteine)螺旋纳米带生长过程中,氧起到了关键的作用,它使半胱氨酸部分氧化,释放了部分银离子配位位置,促成了Ag–S(R)链的成长,为后续螺旋纳米带生长奠定了基础.     

纳米粉体水热制备机理的原位研究

水热合成法在制备纳米粉体材料方面具有许多独特的优势,但是由于反应在密闭容器中进行,很难研究清楚反应机理和动力学过程。利用原位检测技术,我们能够实时在线地监测反应过程,获得反应前驱体、相转变以及短寿命中间相的信息,更好地理解成核、结晶生长等动力学过程,进而为材料的可控制备提供依据。根据近年来国内外研究进展,本文全面介绍了基于同步辐射光源的能量色散分辨X射线衍射(EDXRD)、角度分辨X射线衍射(ADXRD)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)、小角X射线散射(SAXS)、中子粉末衍射及小角散射(NPD和SANS)以及基于各种光谱(UV-Vis、Raman、FTIR)的原位检测技术和检测装置,以及纳米粉体水热制备机理的原位研究最新进展。     

金属硫化物电催化剂在二氧化碳电化学还原中的研究进展

高效CO_2电催化还原生产低碳燃料和有价值的化学品,正成为一个热门的研究课题,其中发展高效电催化剂是关键技术之一。尽管催化材料的研究开发以及作用机理探究等已有越来越多的报道,但在活性、稳定性、选择性以及生产成本等方面,合成的催化剂还远不能满足实际要求,需要持续寻求更新颖的材料与合成技术。近年来,在众多被探索的电催化剂中,金属硫化物表现出优异的电催化性能和应用前景。文章围绕新型金属硫化物催化剂研究的现状进行全面回顾总结,并对未来的研究方向提出展望。     

锂离子电池正极材料富锂锰基固溶体的研究进展

富锂锰基固溶体xLi[Li1/3Mn2/3]O2.(1–x)LiMO2具有超过目前所用正极材料1倍的高比容量,是很有潜力的下一代锂离子电池用正极材料,但是其他电化学性能,特别是功率特性尚不能满足应用要求.从机理研究、合成工艺和性能改进3方面综述了富锂锰基固溶体型锂离子电池正极材料xLi[Li1/3Mn2/3]O2.(1–x)LiMO2的研究现状,提出了下一步的研究思路和方向.     

纳米探针在分子影像领域的研究进展

随着人们对医学诊断要求的提高, 现有的影像诊断技术已经不能满足疾病高效超前诊断的需求. 而分子影像诊断技术从分子水平对疾病的异常结构和功能进行生理、生化水平显像, 能为疾病的诊治提供更为精确的信息. 分子影像学的发展除了需要先进的成像设备外, 最关键的是要发展新型而高效的成像探针. 目前常规的造影剂和分子探针因为信噪比较低、不具备靶向性等缺点而无法满足成像要求, 而在各种纳米材料基础上发展起来的纳米影像探针显示出较好的显像效果. 本文主要综述光学成像(optical imaging)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, RI)、正电子发射断层成像(positron emission tomography, PET)、电子计算机X线断层扫描(computed tomography, CT)、单光子衍射成像技术(single-photonemission computed tomography, SPECT)、光声成像(photoacoustic imaging, PA)、多模态成像(multi-modality imaging)等各类分子影像中纳米探针的种类、应用及发展前景.     

生长因子受体酪氨酸蛋白激酶及致癌性的阻遏

多肽生长因子（ＰＧＦ）介导之信号的特异性．在于它们能与特殊的细胞表面受体相结合，激发细胞内的一系列生理生化过程．生长因子受体都具有内在的酪氨酸蛋白激酶（ＴＰＫ）活性。生长因子与受体结合后能激活ＴＰＫ，导致各种细胞蛋白质的磷酸化和受体自身的磷酸化．许多癌基因产物都具有ＴＰＫ活性，ＴＰＫ的功能是使生长因子信号变为细胞内信号。肿瘤细胞受体ＴＰＫ区的突变体，虽然可能仍具有结合配体的能力，但丧失了刺激细胞内效应的能力。说明受体信号激活的关键是由一个功能性ＴＰＫ决定的，并通过一些ＴＰＫ的底物来介导细胞内的效应．这使人联想到肿瘤细胞之所以呈失控的增殖状态，与其受体ＴＰＫ的激活及细胞蛋白磷酸化密切相关。     

神经炎症抑制剂用于阿尔茨海默症的药物研发简

阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease,AD）的致病机制尚不明确,至今仍然缺乏有效的治疗药物,并且临床研究中的候选药物也多以失败告终. 因此,对于AD这样一种复杂的疾病,单纯依赖分子靶标的现代药物研发策略难以奏效,迫切需要结合以细胞和动物药效为重心的经典药物研发策略,方有望打破AD新药开发的瓶颈. 鉴于神经元的退化和凋亡始终是AD发生、发展的中心环节,因此通过抑制大脑小胶质细胞的过度活化,进而抑制神经炎症的发展可以阻止AD的恶化进程. 本文综述了如何通过神经免疫细胞的表型筛选,确立神经炎症抑制剂,进而辅以AD动物模型的体内药效评价,获得能够显著提高模型动物的记忆和认知能力的活性分子,并结合本课题组最新的研究进展,对本领域进行了初步的讨论和展望.     

突触骨架重塑调控吗啡戒断负性记忆的分子机制进展简

成瘾性药物戒断所产生的负性情绪记忆被认为是导致强迫性用药的主要原因. 戒断会引起相关脑区发生诸如突触传递和神经结构可塑性等适应性变化,这种适应性变化最终会引起病理性记忆的形成. 研究表明,肌动蛋白actin骨架重塑与突触可塑性以及记忆的形成关系密切,然而对其调控记忆的分子机制知之甚少. 最近,本研究小组围绕吗啡戒断负性情绪记忆的形成机制展开研究,在整体水平上阐述了突触骨架actin及其一系列下游信号参与调控吗啡戒断负性记忆的分子机制. 本文将讨论近年来突触结构可塑性参与调控成瘾性药物负性记忆形成的最新进展,着重探讨阿片类物质成瘾负性动机的形成机制,有助于深入了解成瘾形成的分子机制,为成瘾的研究和治疗提供新思路.     

Recent advances in coupling between quantum dots and nanoelectromechanical resonators

Micro/nanoelectromechanical systems(MEMS/NEMS)have potential applications in sensing,cooling,and mechanical signal processing.Thanks to the development of modern MEMS fabrication techniques,in analogy to photons,phonons in NEMS attract significant research interests recently.Single-electron tunneling events in quantum-dot-like nanostructures have been widely used in mesoscopic transport studies.Quantum dots are also considered as an ideal candidate platform for solid-state quantum computation.The coupling of these two types of systems has vast application prospects in information storage,transfer and also fundamental physics investigations.The most popular system realizing such coupling is a suspended carbon nanotube,in which the local gates can be used to confine a quantum dot,actuate a resonator and tune the resonant frequency.In this review,we focus on recent progress in this coupled system composed of carbon-based materials and discuss device fabrication,coupling mechanisms,and applications.     

果蝇——小昆虫的大成就

黑腹果蝇,俗称果蝇,是遗传学和发育生物学研究者的宠儿。作为生物学研究中最重要的一种模式动物,其研究历史已超过一个世纪。果蝇拥有许多其他模式动物无法比拟的优势,因此被广泛应用于研究胚胎发育、器官发生、疾病和动物行为的遗传调控机制。     

电喷雾萃取电离质谱技术及其应用进展

电喷雾萃取电离(EESI)技术是近年发展起来的一种可以在无需样品预处理的条件下对复杂基体样品进行直接质谱分析的新兴离子化技术.该技术能对液体、气溶胶、固体表面、黏性样品等不同形态样品进行分析.本文介绍了EESI技术的工作原理,系统阐述了EESI-MS技术在实际样品分析中的实现方式和技术特点,对EESI-MS现有的应用进行了简要的归纳和评述,展望了EESI技术在食品医药安全、公共安全、化学反应机理研究、代谢组学、蛋白质分析、临床诊断、环境监测等领域中的应用前景.