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基于DNA生物界面原位组装信号分子的电化学传感器

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基于DNA生物界面原位组装信号分子的电化学传感器

作者：廖晓磊闽南师范大学

学位级别：硕士

随着对核酸结构和功能认识的不断深入,将DNA作为高效识别元件的电化学生物传感器得到了快速的发展。其中,基于DNA生物界面标记信号分子的电化学传感器因具有选择性好、灵敏度高、制备简便、稳定性佳等优点,在生物医学研究、临床检测等... 详细信息

随着对核酸结构和功能认识的不断深入,将DNA作为高效识别元件的电化学生物传感器得到了快速的发展。其中,基于DNA生物界面标记信号分子的电化学传感器因具有选择性好、灵敏度高、制备简便、稳定性佳等优点,在生物医学研究、临床检测等领域展现了广阔的应用前景。但目前该类传感器还存在信号探针分子制备繁琐、耗时、耗材和信号探针“标记-分离”过程复杂等缺点,这限制了该类传感器的进一步应用。为解决上述不足,本论文主要利用在DNA生物界面上原位标记信号分子的方法,构建了三种基于DNA生物界面组装信号分子的电化学传感器,并用于对目标DNA序列和铅离子的检测。具体研究内容包括以下三个方面:(1)在5’末端修饰有羧基的分子信标探针上,通过羧氨耦合反应嫁接上4’-氨基苯并-18-冠醚-6(AC),并将AC作为信号源固载平台用于电活性Cu2+的组装,从而构建了一种基于原位标记AC-Cu2+的新型分子信标电化学DNA传感器。采用循环伏安法、电化学交流阻抗法对修饰电极层层组装过程进行了表征,并对分析测试条件进行了优化。在最优条件下,采用差分脉冲伏安法(DPV)考察了该传感器对花椰菜花叶病毒35s(Ca MV 35s)启动子片段序列的检测性能。实验结果表明,该传感器DPV氧化峰电流值与目标DNA浓度的对数值在0.1 pmol L-1～0.5 nmol L-1范围内呈良好的线性关系,其线性方程为Ipa(10-6 A)=1.086+0.294lg(CS2/mol L-1),r=0.993,检测限为61 fmol L-1(S/N=3)。选择性实验进一步表明该传感器对目标序列、碱基错配序列和非互补序列具有良好的选择性。(2)利用Au与氨基(-NH2)间的强作用力,依次将纳米金(Au NPs)和中性红(NR)组装到末端修饰有-NH2的分子信标上,利用Au NPs的高比表面以及NR的良好电化学活性,构建了一种基于现场标记Au NPs-NR信号分子的分子信标电化学DNA传感器。表征实验表明,由于Au NPs的高导电能力和比表面效应,该传感器显示出显著增强的电化学响应。将传感器应用于Ca MV 35s启动子片段序列的检测,结果显示,传感器的DPV氧化峰电流值与目标DNA片段浓度的对数在1fmol L-1～1 nmol L-1范围呈现良好线性关系,检出限达0.11 fmol L-1(S/N=3)。另外,由于分子信标特殊的茎-环结构,该传感器对不同错配程度DNA序列显示出良好的识别能力。(3)利用Ag NPs在富C碱基DNA片段(C-rich)上的原位合成构建了一种新型的电化学铅离子(Pb2+)传感器。首先在电极表面上固定上Pb2+适配体的互补链,利用碱基互补配对原则,将5’末端修饰有巯基(-SH)的Pb2+适配体吸附在电极上。然后通过Au-S键依次将Au NPs和富C碱基的DNA片段(C-rich)修饰到Pb2+适配体上,再以C-rich为模板、硼氢化钠为还原剂,原位合成了电活性纳米银粒子(Ag NPs)。当存在Pb2+时,Pb2+与适配体序列形成特异性结合,导致整个标记有Ag NPs的适配体脱离电极表面,造成电流信号减弱,从而实现对Pb2+的检测。采用DPV考察了该传感器的分析性能,实验结果显示该传感器可在1 pmol L-1～10 nmol L-1浓度范围内实现对Pb2+的定量检测,检出限达到0.51 pmol L-1(S/N=3)。该电化学传感器具有良好的选择性和再生性,可用于实际水样中Pb2+的检测。

关键词： 4’-氨基苯并-18-冠醚-6-Cu2+配合物中性红纳米金纳米银 DNA模板电化学生物传感器

薄扫CT序列图像的肺实质分割和肺结节检测方法研究

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薄扫CT序列图像的肺实质分割和肺结节检测方法研究

作者：廖晓磊太原理工大学

学位级别：硕士

孤立性肺结节是大多数肺癌的早期呈现形式,在肺癌的早期诊断中,肺结节的检出至关重要。随着临床对病灶区域成像的精度要求不断提高,为了提高肺结节的检出率,需要采用薄层扫描CT技术,可精确显示人体微小的组织及各种原发病灶的结构影像... 详细信息

孤立性肺结节是大多数肺癌的早期呈现形式,在肺癌的早期诊断中,肺结节的检出至关重要。随着临床对病灶区域成像的精度要求不断提高,为了提高肺结节的检出率,需要采用薄层扫描CT技术,可精确显示人体微小的组织及各种原发病灶的结构影像。在高分辨的薄层扫描下,CT影像数据会呈现爆炸式增长态势,势必增加医生的工作量,导致发生误诊和漏诊情况。计算机辅助检测是利用图像处理技术和医学影像学诊断方法进行医学图像中病灶区域的辅助检测的,与人工阅片相比,能够比较客观的进行图像分析,可以有效地实现肺结节的检测,这不仅会减少医师工作量提高诊断效率,也对提高肺癌患者生存率具有重要意义。因此,对肺结节计算机辅助检测方法的研究是医学影像学研究中的热点。肺实质序列图像的快速精确分割是后续肺结节检测的基础。针对以往肺部CT序列图像肺实质分割算法中,肺顶部和肺底部图像分割的不彻底性,序列图像分割时效性低等问题,提出一个基于超像素和自生成神经森林的肺实质序列图像分割方法。首先获取肺部CT序列ROI图像,再对其进行超像素序列图像分割,得到超像素样本,接着采用遗传算法优化的自生成神经森林聚类算法对超像素样本进行聚类,最后根据聚类后的超像素集的灰度特征和位置特征识别分割肺实质区域。实验结果表明,该方法对能够有效地实现肺实质序列图像的完整分割。在二维CT图像中,血管和结节都呈现类圆形,且密度和CT值等属性都极为相似。在肺结节检测结果中,往往会有很高的假阳性,影响肺结节的检测准确率。为此,本文提出了一种基于多尺度增强滤波器和3D形状特征的肺结节自动检测方法。首先构建了肺结节和血管的理想模型,然后利用Hessian矩阵构建两种基于3D形状的多尺度增强滤波器,分别用于增强肺结节图像和血管图像,去除结节图像中的大部分血管图像,得到疑似结节图像,接着提出了一种新的肺结节特征描述子法向量角度直方图,并提取疑似结节的特征并用SVM分类器进行肺结节的分类。实验结果表明,本文方法可以有效地降低检测结果的假阳性,提高肺结节检测的准确率。这也进一步表明本文提出的肺结节特征描述子是有效的,可以用作区分结节和血管的依据。

关键词：肺实质分割结节检测超像素自生成神经森林海森矩阵

基于改进自生成神经网络的肺部CT序列图像分割

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计算机科学 2017年第8期44卷 296-300,317页

作者：廖晓磊赵涓涓太原理工大学计算机科学与技术学院晋中030600

针对肺实质序列图像分割方法的时效性低和分割不完全性等问题,利用先验知识得到肺部CT序列ROI图像,提出超像素序列分割算法对ROI序列图像进行分割,采用改进的自生成神经网络对超像素进行聚类并优化,根据聚类后样本的灰度和位置特征识别... 详细信息

针对肺实质序列图像分割方法的时效性低和分割不完全性等问题,利用先验知识得到肺部CT序列ROI图像,提出超像素序列分割算法对ROI序列图像进行分割,采用改进的自生成神经网络对超像素进行聚类并优化,根据聚类后样本的灰度和位置特征识别肺实质区域。在序列肺实质图像的分割结果中,单张CT图像的平均处理时间为0.61s,同时能达到92.09±1.52%的平均肺部体素重合度。与已有的方法相比,所提算法能在相对较短的时间内获得较高的分割精准度。

关键词：序列肺分割 ROI序列超像素 SGNN

基于分子信标末端现场标记三聚氰胺-Cu^(2+)电活性分子的高灵敏电化学传感器

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中国科学：化学 2014年第3期44卷 381-388页

作者：廖晓磊张旋杭乐高凤高飞汪庆祥闽南师范大学化学与环境科学系漳州363000

本文构建了一种基于分子信标自由末端现场标记电活性信号分子的新型DNA传感器.首先将3′修饰巯基的分子信标通过Au–S键自组装到金电极表面,然后在修饰有羧基的5′自由末端通过共价偶合和配位作用依次组装上三聚氰胺(Mel)和铜离子(Cu2+)... 详细信息

本文构建了一种基于分子信标自由末端现场标记电活性信号分子的新型DNA传感器.首先将3′修饰巯基的分子信标通过Au–S键自组装到金电极表面,然后在修饰有羧基的5′自由末端通过共价偶合和配位作用依次组装上三聚氰胺(Mel)和铜离子(Cu2+),得到以Mel-Cu2+配合物为电活性信号源的分子信标.该方法简单实现了电活性分子信标的标记、分离和纯化.以[Fe(CN)6]3-/4-为电化学探针,采用循环伏安和电化学阻抗法对层层自组装过程进行了表征.杂交实验表明,Mel-Cu2+信号源所对应的峰电流强度随着杂交液浓度的增大逐渐降低,且氧化峰电流与互补序列浓度对数在1.0×10-15~1.0×10-9 mol/L范围内呈良好的线性关系.根据3σ计算得到检测限为2.4×10-16 mol/L.另外,由于分子信标特殊的茎环结构特征和Mel-Cu2+信号源稳定的无机配位组成,传感器显示了很高的特异性、再生性和稳定性.

关键词：分子信标三聚氰胺-cu^2+现场标记DNA传感器

基于石墨烯和蒽醌-2-磺酸钠的Pb2+核酸适体电化学传感器

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分析化学 2014年第6期42卷 853-858页

作者：高彩杭乐廖晓磊高飞汪庆祥闽南师范大学化学与环境学院

构建了一种基于石墨烯(GR)-蒽醌化合物(AQMS)在核酸适体表面层层组装的Pb2+电化学传感器。将修饰有巯基的Pb2+核酸适体(apt)固定在金电极表面,然后利用GR与apt碱基之间的π-π作用,将GR吸附在apt修饰电极表面,并用于电活性分子AQMS的组... 详细信息

构建了一种基于石墨烯(GR)-蒽醌化合物(AQMS)在核酸适体表面层层组装的Pb2+电化学传感器。将修饰有巯基的Pb2+核酸适体(apt)固定在金电极表面,然后利用GR与apt碱基之间的π-π作用,将GR吸附在apt修饰电极表面,并用于电活性分子AQMS的组装和电化学信号的放大。当目标分析物(Pb2+)存在时,Pb2+诱导apt转变为稳定的G-四联体结构,使得GR连同信号分子AQMS从电极表面脱落,电化学信号降低,从而实现对Pb2+的监测。结果表明,传感器对Pb2+具有很好的特异识别性,且Pb2+浓度在5.0×10!10~5.0×10!8mol/L的范围内,AQMS的峰电流变化值(ΔIpa)与Pb2+浓度对数(lgCPb2+)呈现良好的线性关系。根据3σ,计算得检出限达到6.0×10!11mol/L。

关键词：铅离子适体传感器石墨烯蒽醌-2-磺酸钠盐

基于心理契约理论的大学生创业团队管理创新探讨

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科技创业月刊 2010年第9期23卷 39-40页

作者：任泽奇廖晓磊武汉理工大学管理学院湖北武汉430070

根据心理契约理论的内容和作用,将心理契约放置于具有典型代表意义的大学生创业期进行研究,分析大学生创业团队管理中容易出现的问题并从处于团队生命周期初期的大学生创业团队文化的构建、员工关系的管理、团队领导者等方面提出可行性... 详细信息

根据心理契约理论的内容和作用,将心理契约放置于具有典型代表意义的大学生创业期进行研究,分析大学生创业团队管理中容易出现的问题并从处于团队生命周期初期的大学生创业团队文化的构建、员工关系的管理、团队领导者等方面提出可行性的解决方案,以期对大学生创业团队管理有指导和帮助作用。

关键词：心理契约大学生创业团队管理心理契约的违背

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全球基因测序领域专利分析

中国发明与专利 2017年第3期14卷 39-44页

作者：邓和平廖晓磊知识产权出版社有限责任公司成都市知识产权服务中心

精准医疗包含诊断和治疗两个方面,"精准"是核心,基因测序是基础。基因测序是指通过测序设备对DNA分子的碱基排列顺序进行的测定。基因测序为个体提供连续的基因大数据,结合大数据的存储和运算实现疾病的"精准"诊断和治疗。根据BBCResea... 详细信息

精准医疗包含诊断和治疗两个方面,"精准"是核心,基因测序是基础。基因测序是指通过测序设备对DNA分子的碱基排列顺序进行的测定。基因测序为个体提供连续的基因大数据,结合大数据的存储和运算实现疾病的"精准"诊断和治疗。根据BBCResearch的预测,2018年全球基因测序市场规模将达117亿美元,未来四年年复合增速将达21%,中国基因测序市场增速将达20%以上,为全球增速最快的地区之一。目前全球基因测序领域的主要技术来源国和专利受理国均为中国和美国。从全球专利申请情况来看,有关基因测序的专利申请主要分布在C部、A部和G部,即关于DNA和蛋白质测序或检测的相关方法和设备的发明专利研发目前最为集中和热门。国外在中国的技术布局已经展开,美国在中国的专利申请量最多,其次为日本。国外主要申请人为美国人体基因组科学有限公司(Human Genome Sciences)和日本肿瘤疗法科学股份有限公司。与国外发达国家相比,我国在基因测序领域的起步稍晚,浙江大学在基因测序领域的申请量位居第一,上海人类基因组研究中心申请数量紧随其后。目前国内在基因测序领域的研究仍以高校和科研院所为主。

关键词：精准医疗基因测序专利

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党员干部要硬起来

领导科学 2013年第22期 45-45页

作者：廖晓磊中共江西安远县委办公室

在理想信念上硬起来。党员干部要加强党性修养，始终坚持实现共产主义的远大理想和建设中国特色社会主义的共同理想，要坚定道路自信、理论自信和制度自信，与党同心同德、在党言党、在党为党、对党负责。

关键词：党员干部建设中国特色社会主义理想信念党性修养共同理想共产主义自信

一种新型的污水脱氮技术氯化-紫外联合工艺研究

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科技资讯 2023年第3期21卷 34-37页

作者：徐磊廖晓磊毛三万尚博文安徽金星钛白(集团)有限公司安徽马鞍山243000

采用氯化-紫外联合处理工艺进行处理氨氮废水,研究了不同因素对于氨氮废水的脱除效果。研究结果显示,氨氮的脱除率与水中氯氮的质量比、辐照的剂量、水体酸碱度等相关程度较大,为主要的影响因素。当氯氮的质量比为2.9∶1,254 nm紫外光... 详细信息

采用氯化-紫外联合处理工艺进行处理氨氮废水,研究了不同因素对于氨氮废水的脱除效果。研究结果显示,氨氮的脱除率与水中氯氮的质量比、辐照的剂量、水体酸碱度等相关程度较大,为主要的影响因素。当氯氮的质量比为2.9∶1,254 nm紫外光辐照强度为120 mJ/cm^(2)·60 s,酸碱度为8.0的条件下,氨氮的脱除率达到78.15%,且产生的消毒污染物为相同浓度下折点氯化法的35.5%。

关键词：氨氮氯化紫外废水处理消毒污染物工艺研究