基于光子晶体带边效应的表面增强拉曼基底

将光子晶体的带边效应与金纳米粒子的拉曼散射增强作用相结合,制备了一种新型光子晶体表面增强拉曼散射基底(PC-AuNPs),利用罗丹明B(RhB)作为报告分子,对所得基底性能进行检测.PC-AuNPs基底的制备包括3个步骤:在SiO2微球表面修饰氨基,再通过垂直沉降自组装得到蛋白石结构光子晶体(PC), 最后, 在光子晶体表面负载金纳米粒子(AuNPs).结果表明,光子晶体的带隙范围及AuNPs的负载量直接影响了PC-AuNPs基底的检测效果;以所得的PC-AuNPs基底测定RhB分子,其拉曼散射特征峰强度与浓度对数值呈现良好的线性关系,线性方程为I=1711lg[RhB(mol/L)]+15244,线性相关系数R2=0.9994,检出限为1×10-8 mol/L,表明此PC-AuNPs基底可用于目标物的定性及定量检测.本方法提高了传统拉曼散射光谱检测灵敏度,操作简单,具有良好的重现性,可为其它新型检测基底的制备提供.     

交联酶聚体技术研究进展*

交联酶聚体（CLEAs）是一类新型的固定化酶技术,具有制备简单、酶活回收率高、操作和保存稳定性强等优点。近年来,CLEAs技术与材料学、印迹工程、介质工程、反应工程学等相结合取得了一系列新进展,包括载体固定化CLEAs、包埋CLEAs、印迹法CLEAs、多酶CLEAs、CLEAs膜浆反应器等,在手性分子拆分与合成。抗生素生产等领域取得了一些成果。本文对CLEAs酶活影响因素及CLEAs技术的最新研究进展进行了分析与总结,并展望了需进一步深入开展的内容,有助于生物工程、酶工程、化学工程和材料科学等领域相关研究工作的开展。     

反射式光纤银膜SPR传感器的湿法构建及应用

采用银镜反应湿法制备了反射式光纤表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感器,并结合多巴胺自聚合功能对光纤表面银膜进行快速生物功能化修饰,实现了抗体抗原相互结合的在线监测。通过自行搭建SPR仪器,考察了传感区长度的影响,跟踪测定了传感器各个修饰步骤后SPR信号的变化。测试结果表明,该法制备的光纤SPR传感器具有很高的灵敏度。随着传感区长度的增加,基于SPR峰位的检测灵敏度随之增大,而基于SPR峰强的检测灵敏度无明显变化。当传感区长度为1.5 cm时,基于SPR峰位对蔗糖溶液折射率的检测灵敏度为4 166 nm/RIU,而基于SPR峰强的检测灵敏度为99%/RIU。进一步利用该传感器监测了Ig G的连接过程、Ig G抗体-抗原的相互结合过程,结果显示其可应用于生物传感检测领域。     

钢轨表面三维疲劳裂纹扩展数值分析

在车轮循环滚动接触载荷作用下,钢轨接触表面裂纹问题频发,严重威胁高速列车运行安全,开展钢轨表面三维滚动接触疲劳裂纹扩展分析意义重大.首先,考虑不同初始裂纹角度,建立钢轨轨头含初始裂纹的三维有限元模型,对钢轨表面施加循环滚动接触载荷,进行轮轨滚动接触计算;然后,基于相互作用积分法计算裂纹前缘的应力强度因子;最后,采用最大周向应力准则和Paris公式计算当前状态下裂纹扩展方向和扩展速率,进而更新下一时刻的裂纹形状和尺寸.通过对上述过程重复实现,从而预测钢轨表面三维裂纹的扩展路径.加载过程中裂纹前缘应力强度因子计算结果表明,随着初始裂纹角度增加,K_Ⅰ的峰值逐渐减小,K_Ⅱ的峰值逐渐增大,裂纹前缘各位置的等效应力强度因子逐渐减小;裂纹前缘节点的位置越靠近钢轨表面,等效应力强度因子越大.疲劳裂纹扩展计算结果表明,随着循环次数的增加,不同初始角度下的裂纹都发生了偏折,逐渐朝着钢轨深度方向扩展,且裂纹的初始角度越大,发生扩展时需要的循环次数越多.对比三种初始裂纹角度下裂纹长度随循环次数的演化曲线可以发现,初始裂纹角度越小,裂纹扩展速率越大.所开发的方法也适用...     

基于短肽自组装与共组装的纳米纤维人工水解酶

将水解酶活性中心催化三联体氨基酸(His/Ser/Asp)引入9-芴亚甲氧羰基苯丙氨酸二肽(Fmoc-FF)双亲短肽序列中,利用短肽的自组装性能,构建了具有对硝基苯酚乙酸酯水解活性的超分子纳米纤维人工水解酶.研究结果表明,形成规则的纳米纤维结构是获得催化活性的必要条件.9-芴亚甲氧羰基(Fmoc)基团间的弱相互作用促使β-折叠二级结构的形成.通过对比天然水解酶的米氏动力学方程、最适催化温度及p H结果可知,所制备的超分子纳米纤维人工水解酶具有与天然酶相似的酶学性质.金属离子Ca2+和Ba2+对人工水解酶活性具有激活作用,而Mg2+,Ni2+,Co2+,Cu2+和Zn2+则抑制酶活性.     

分子印迹光子晶体传感芯片的制备及对邻苯二甲酸酯类化合物的检测

将光子晶体与分子印迹技术相结合,制备了一种反蛋白石结构的分子印迹光子晶体传感芯片,并将其应用于4种邻苯二甲酸酯类化合物的检测效果研究.分子印迹光子晶体传感芯片的制备过程包含3个步骤.首先,通过垂直沉降自组装方法制备SiO2蛋白石结构模版;随后,向蛋白石结构模板空隙中填充含有印迹分子邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)的预聚液,引发光聚合;最后,移除SiO2结构模版及印迹分子,得到对邻苯二甲酸酯类化合物具有特异性识别功能的分子印迹光子晶体传感芯片.结果表明,传感芯片对待测物分子的识别过程可通过布拉格方程转换为可读的光学信号,当4种待测物浓度从1×10-5 mol/L增大到1 mol/L时,最大衍射峰位置发生20～40 nm的红移,且检测过程仅需6 min.检测芯片高度交联的聚合物结构令其具有较高的稳定性和重复利用性,5次检测后,芯片仍保持较好的传感性能.     

含共轭三烯吡啶配体的配位聚合物的合成、结构及荧光性质

将1,6-双（4-吡啶基）-1,3,5-己三烯（bphte）和镉盐分别与2种羧酸配体（2,5-二呋喃二甲酸（2,5-H₂FDC）及1,3,5-均苯三甲酸（1,3,5-H₃BTC））进行溶剂热反应,得到2个配位聚合物：[Cd （2,5-FDC）（bphte）（H₂O）]_n （1）和[Cd （1,3,5-HBTC）（bphte）]_n （2）。对配合物1和2分别进行了元素分析、红外光谱、单晶X射线衍射、粉末X射线衍射和热重分析表征。配位聚合物1具有spl拓扑结构的三维互穿超分子框架,而配合物2是由bphte配体交叉连接一维链[Cd₂（1,3,5-HBTC）₂]_n形成的三维结构。配合物1和2在固态时表现出不同的荧光性质。配合物2遇到水溶液中Fe³⁺会发生荧光猝灭,因此以其作为荧光探针对水溶液中Fe³⁺进行了选择性荧光检测,它对Fe³⁺的检测限可达到0.013 μmol·L^-1。这种荧光猝灭过程可归因于Fe³⁺离子的吸收带与配合物2的激发带之间存在部分重叠。     

青霉素酰化酶交联酶聚体的制备及热失活动力学

以0.53 g/mL硫酸铵为沉淀剂, 0.35%(体积分数)戊二醛为交联剂制得青霉素酰化酶交联酶聚体(CLEAs), 酶活收率30.1%, 其最适温度(57 ℃)比游离酶提高10 ℃, 最适pH(10.0)向碱性偏移1.7个单位. 对比游离酶及其CLEAs的热稳定性和热失活动力学模型发现, 游离青霉素酰化酶制成CLEAs后, 其热失活动力学模型由一步失活转变为连串失活, 失活反应活化能由248.8 kJ/mol增加至549.2 kJ/mol, 对CLEAs热稳定性大幅提高的原因进行了解释. CLEAs重复利用7次后, 酶活保留56%以上, 具有良好的重复利用性.     

基于肽组装凝胶的超分子模拟酶

模拟酶,或称人工酶,是一类利用有机化学方法合成的比天然酶简单的非蛋白质分子。随着纳米科学和超分子技术的发展,构筑具有生物催化功能的超分子模拟酶材料已经越来越成为科学研究和应用开发领域的热点。肽组装凝胶是以多肽为基本单元,在非共价力驱动下形成的一种新型超分子组装体,相比其他功能性材料,肽凝胶的结构及生物化学性质更接近天然酶,分子本身更利于修饰改造,且生物相容性好,这些特点令其在模拟酶方面具有独特优势。本文总结了近几年肽组装凝胶模拟酶在催化水解反应、Aldol反应和氧化还原反应中的最新研究进展,探讨了肽组装程度、微观结构、超分子结构、活性中心微环境以及pH对模拟酶活性的影响,介绍了肽凝胶模拟酶的应用领域,并对目前肽组装凝胶模拟酶研究中存在的问题与发展方向进行了分析和展望。     

木瓜蛋白酶交联聚体的制备及性质

采用交联酶聚体(CLEAs)技术制得了木瓜蛋白酶CLEAs, 优化了制备条件. 以纯乙醇为蛋白沉淀剂, 质量分数40%戊二醛为交联剂, 于4 ℃下对酶沉淀聚体交联16 h; 所得木瓜蛋白酶CLEAs的最适pH为6.0(游离酶最适pH=7.0), 最适温度范围由游离酶的80 ℃拓宽为50～80 ℃, 热稳定性和溶液稳定性亦明显提高; 微观形貌分析证明木瓜蛋白酶CLEAs优良的催化效能及稳定性来自于CLEAs单元所具有的高比表面积及单元内部多点共价固定的结合方式.