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基于生物功能化纳米DNA探针及其传感策略

化学进展 2012年第11期24卷 2247-2254页

作者：董海峰张学记北京科技大学生物工程与传感技术研究中心北京100083

随着人类基因组计划的完成和功能基因研究的深入,基因诊断已成为分子生物学和生物医学的重要研究领域。DNA生物传感器作为一种利用核酸碱基配对原则进行识别,能对基因片段实现持续、快速、灵敏和选择性检测的新方法,近年来发展非常迅速... 详细信息

随着人类基因组计划的完成和功能基因研究的深入,基因诊断已成为分子生物学和生物医学的重要研究领域。DNA生物传感器作为一种利用核酸碱基配对原则进行识别,能对基因片段实现持续、快速、灵敏和选择性检测的新方法,近年来发展非常迅速。纳米材料由于具有独特物理化学性质、良好的生物相容性、优越的机械性能及表面易于生物功能化等特点,被广泛应用到生物分析之中。各种各样组成、尺寸、维度及形状的纳米材料如量子点、贵金属纳米材料、碳纳米材料等被可控地修饰上不同的生物分子,用于发展特殊性质的纳米探针,构建DNA生物传感器,实现对DNA片段高灵敏及高特异性的检测。

关键词：功能化纳米探针 DNA 生物传感器信号放大

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循环肿瘤DNA的检测:从数字化到测序

化学进展 2019年第10期31卷 1384-1395页

作者：范昭璇赵亮张学记北京科技大学精准医疗与健康研究院北京100083 北京科技大学生物工程与传感技术研究中心北京100083 北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 北京科技大学北京市生物工程与传感技术重点实验室北京100083

液体活检的主要检测对象——循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)是人体血液循环系统中具有一定特征的(包括突变、缺失、插入、重排、拷贝数变异、甲基化等)来自肿瘤细胞基因组的DNA片段,其主要来源于凋亡或坏死的肿瘤细胞。ctDN... 详细信息

液体活检的主要检测对象——循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)是人体血液循环系统中具有一定特征的(包括突变、缺失、插入、重排、拷贝数变异、甲基化等)来自肿瘤细胞基因组的DNA片段,其主要来源于凋亡或坏死的肿瘤细胞。ctDNA的检测和分析能够提供肿瘤中的基因组信息,例如,基因组中的拷贝数变异、突变和甲基化富集等。相较于其他的肿瘤标志物,ctDNA相对稳定,提取技术相对成熟,与肿瘤的大小和发展具有一定的相关性,是一种新兴的、有前景的肿瘤生物标志物,在精准医疗中发挥着越来越重要的作用。不过ctDNA含量极低,背景游离DNA(cell free DNA,cfDNA)含量高,个体间差异大,且需要提前预判检测的位点和突变,因此,利用新方法和新技术对它进行全面检测分析是必不可少的。目前,针对ctDNA的检测方法和平台种类繁多,在此,我们总结了从数字PCR到下一代测序的ctDNA检测的研究进展,包括一些商业化的仪器和一些仍在实验室发展中的设备并对利用这些新兴技术分析检测ctDNA的发展趋势做了展望。

关键词：循环肿瘤 DNA 液体活检数字 PCR 测序

新型冠状病毒(COVID-19)的检测和诊断

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化学进展 2020年第9期32卷 1241-1251页

作者：黄炎刘国东张学记北京科技大学化学与生物工程学院生物工程与传感技术北京市重点实验室北京100083 安徽科技学院生命与健康科学学院凤阳233100 深圳大学生物医学工程学院深圳518060

2019年12月以来席卷全球的新型冠状病毒(COVID-19)肺炎是一种高传染性疾病,给全球社会、经济和生活带来了巨大的负面影响,严重威胁人类的生命安全。由于尚无用于COVID-19的特定药物或疫苗,快速及时的检测和诊断对于控制疫情至关重要。... 详细信息

2019年12月以来席卷全球的新型冠状病毒(COVID-19)肺炎是一种高传染性疾病,给全球社会、经济和生活带来了巨大的负面影响,严重威胁人类的生命安全。由于尚无用于COVID-19的特定药物或疫苗,快速及时的检测和诊断对于控制疫情至关重要。本文介绍了目前检测COVID-19的方法,主要比较了CT检测、核酸检测和抗体检测在检测COVID-19中各自发挥的作用,总结了各种方法的优势和不足之处,综述了各种方法的最新研究进展。病毒分离是检测病毒感染的黄金标准,但是要求严格的条件,这些条件多数实验室和医院无法满足。CT检查可以直接看到症状,但是存在特异性低的局限;核酸检测能提供直接的证据,是当前检测新型冠状病毒的主要方法,但是存在假阳性;抗体检测能提供非直接的证据,适于进行筛查工作,但是其无法用于感染的早期诊断且可能得到假阳性或假阴性结果。本文提出了联合使用和综合判读可以从技术和时间差上互补,并对未来的发展趋势和研究重点进行了展望。

关键词：新型冠状病毒病毒分离测序 CT检测核酸检测抗体检测

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金属-有机框架材料在癌症诊疗中的应用

高等学校化学学报 2022年第12期43卷 248-263页

作者：董明杰王璇董海峰张学记深圳大学医学部生物医学工程学院人工智能与数字经济广东省实验室(深圳)深圳518000

成像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解癌症的发病机制和病理过程,并根据患者的情况制定个性化的治疗策略.将各种成像与治疗试剂整合为一体的癌症诊疗平台,可以同时用于癌症的诊断和治疗,受到了广泛的关注.金属-有机框架... 详细信息

成像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解癌症的发病机制和病理过程,并根据患者的情况制定个性化的治疗策略.将各种成像与治疗试剂整合为一体的癌症诊疗平台,可以同时用于癌症的诊断和治疗,受到了广泛的关注.金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子/离子簇自组装而成的一种有趣而独特的多孔有机-无机杂化材料.由于其易于后修饰、孔隙和结构可设计、功能可调等特点,已被证明具有成为癌症诊疗药物负载平台的巨大潜力.本文介绍了将诊疗药物负载到MOFs中的策略,并综合评述了在磁共振成像、计算机断层扫描成像、正电子发射断层扫描成像、光学成像和光声成像等多种成像技术指导下,MOFs作为癌症诊断和治疗平台的发展概况.此外,还讨论了MOFs在癌症诊疗和临床转化方面当前面临的挑战和发展前景.

关键词：癌症诊疗金属-有机框架材料成像纳米药物

基于聚3,4-乙撑二氧噻吩和1-芘丁酸构建的新型铁卟啉仿生传感器及其对邻苯二酚的催化研究

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分析化学 2014年第10期42卷 1400-1407页

作者：于雪花孔金明李连之张学记南京理工大学环境与生物工程学院聊城大学化学化工学院

利用π-π共轭效应,将1-芘丁酸（PBA）与导电高聚物聚3,4-乙撑二氧噻吩（PEDOT）相连,并通过Zr4+与羧基形成的配位键将羟基铁卟啉（Hematin）与PBA相连接,将Hematin固定于电极上,构建出一种制备过程简单的新型传感器（GCE/PEDOT/PBA/Hem... 详细信息

利用π-π共轭效应,将1-芘丁酸（PBA）与导电高聚物聚3,4-乙撑二氧噻吩（PEDOT）相连,并通过Zr4+与羧基形成的配位键将羟基铁卟啉（Hematin）与PBA相连接,将Hematin固定于电极上,构建出一种制备过程简单的新型传感器（GCE/PEDOT/PBA/Hematin）。为了检验这种仿生传感器的稳定性和灵敏度,通过循环伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）和时间电流曲线法（i-t）等各种技术,将其应用于电化学检测中。CV扫描证实在充分除氧的PBS缓冲液中,GCE/PEDOT/PBA/Hematin出现一对准可逆的氧化还原峰,其电子转移速率常数约为4.8 s!1,说明聚合于电极上的PEDOT膜增加了Hematin的电子转移速率。另外,通过i-t曲线检测邻苯二酚,在邻苯二酚浓度5×10!7;×10!4mol/L范围内,其与催化电流强度呈线性相关,i=0.018C+0.006（R=0.9998）,检测灵敏度为0.258μA（μmol·cm2）,检出限为0.33 nmol/L（S/N=3）,证明此仿生传感器稳定,简单且灵敏度高。

关键词：聚3,4-乙撑二氧噻吩羟基铁卟啉邻苯二酚

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荧光纳米材料在病原微生物检测中的应用

化学进展 2021年第9期33卷 1482-1495页

作者：赵丹王昌涛苏磊张学记北京工商大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心北京100048 北京工商大学化学与材料工程学院北京100048 深圳大学医学部生物医学工程学院深圳518060

病原菌污染给人类的健康带来极大的安全隐患,对病原菌快速、准确和灵敏的检测是减少污染的重要手段。传统检测病原菌的方法存在耗时长和操作繁琐等缺点。荧光纳米材料具有荧光强度高、稳定性好以及良好的生物相容性等优势,为应用其构造... 详细信息

病原菌污染给人类的健康带来极大的安全隐患,对病原菌快速、准确和灵敏的检测是减少污染的重要手段。传统检测病原菌的方法存在耗时长和操作繁琐等缺点。荧光纳米材料具有荧光强度高、稳定性好以及良好的生物相容性等优势,为应用其构造传感器用于病原菌检测提供了新的研究途径。本文对近年来常见荧光纳米材料,包括半导体量子点、金属纳米簇、碳纳米材料、上转换纳米粒子和荧光硅纳米颗粒,在病原菌检测方面的应用进行了概述,着重将不同类别荧光纳米材料的光学性质和检测机理进行了分析和比较。纳米材料的生物修饰是实现病原菌特异性识别的重要环节,本文对抗体、适配体、噬菌体和抗生素等病原菌识别方式的特点及其与纳米材料的连接方式进行了介绍。最后对不同荧光纳米材料在检测病原菌中具有的优势和局限性进行了总结,并对其在未来的应用与研究重点进行了展望。

关键词：荧光纳米材料病原菌检测识别