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单细胞分析中的荧光标记化学

化学进展 2008年第12期20卷 2045-2052页

作者：朱兰兰殷学锋浙江大学微分析系统研究所杭州310027

细胞内组分复杂、含量低,因此测定单细胞内化学组分的分析方法必须具有灵敏度高、选择性好和分辨率高的特点。高灵敏度的荧光检测技术是单细胞分析中应用最多的检测方法之一。但是细胞内绝大部分物质其天然态是没有荧光的,且由于细胞膜... 详细信息

细胞内组分复杂、含量低,因此测定单细胞内化学组分的分析方法必须具有灵敏度高、选择性好和分辨率高的特点。高灵敏度的荧光检测技术是单细胞分析中应用最多的检测方法之一。但是细胞内绝大部分物质其天然态是没有荧光的,且由于细胞膜的阻碍,衍生试剂不能自由地进入细胞内。为了使衍生试剂透过细胞膜标记细胞内待测物质而不引起显著的稀释效应,已进行了大量的研究工作。本文综述了在单细胞分析中常用的荧光标记方法,包括细胞作为微反应器的衍生法,借助于脂质体与聚乙二醇(PEG)等增加细胞膜通透性的衍生方法和在毛细管/芯片毛细管电泳分析单细胞时柱上衍生和柱后衍生法以及量子点的标记法等。对这些方法的原理、特点和在单细胞分析中的应用也做了较为详细的阐述。

关键词：标记化学细胞内衍生电穿孔单细胞分析

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单细胞分析的研究

色谱 2007年第1期25卷 1-10页

作者：程介克黄卫华王宗礼武汉大学分析科学研究中心湖北武汉430072

单细胞分析是分析化学、生物学和医学之间渗透发展形成的跨学科前沿领域。近年来,毛细管电泳及微流控芯片用于单细胞分析已取得显著进展,特别表现在微流控芯片用于细胞的培养、分选、操纵、定位、分离及检测细胞的组分,实时监测细胞释放... 详细信息

单细胞分析是分析化学、生物学和医学之间渗透发展形成的跨学科前沿领域。近年来,毛细管电泳及微流控芯片用于单细胞分析已取得显著进展,特别表现在微流控芯片用于细胞的培养、分选、操纵、定位、分离及检测细胞的组分,实时监测细胞释放,及高通量阵列检测等方面。芯片的单元操作可根据需要灵活组合,显示出其独特的优点。本文重点介绍作者研究组的工作,并对近三年来国内外在毛细管电泳及芯片毛细管电泳用于单细胞分析的新进展进行评论。最后从毛细管电泳与微流控芯片、微流控芯片与细胞界面以及量子点用于探测活细胞等方面,展望了单细胞分析的发展前景。

关键词：单细胞分析毛细管电泳微流控芯片

DNA功能化纳米材料用于肿瘤标志物的SERS检测及单细胞分析

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DNA功能化纳米材料用于肿瘤标志物的SERS检测及单细胞分析

作者：沈美琪临沂大学

学位级别：硕士

micro RNA(mi RNA)是一种潜在的肿瘤标志物,mi RNA的异常表达与肿瘤的发生、发展密切相关。由于在肿瘤细胞中的表达水平很低,单一mi RNA的检测的特异性和准确性不足以满足临床实验中严格的诊断标准。因此,对肿瘤细胞内多重mi RNA的同时... 详细信息

micro RNA(mi RNA)是一种潜在的肿瘤标志物,mi RNA的异常表达与肿瘤的发生、发展密切相关。由于在肿瘤细胞中的表达水平很低,单一mi RNA的检测的特异性和准确性不足以满足临床实验中严格的诊断标准。因此,对肿瘤细胞内多重mi RNA的同时检测不仅可以提高准确性和特异性,还能避免有价值生物样品的浪费。同时表面增强拉曼技术(SERS)因其非破坏性及超灵敏性被广泛用于mi RNA的检测。本文设计了含有多热点金纳米笼的双靶标识别探针(dual target recognition probe,DRP),将无发夹DNA的非线性杂交链式反应(HCR)信号扩增策略与SERS技术相结合,DRP经双靶标mi RNA的催化发生非线性杂交链式反应,最终生成3D多热点DNA树枝状聚合物(3Dmh D),实现了两种mi RNA的同时超灵敏检测。并借助于显微拉曼成像技术,实现单细胞可视化,可以准确分析两种mi RNA在肿瘤细胞空间分布和表达水平。本论文主要包含以下两部分,具体工作如下:(1)在非线性杂交链式反应(HCR)的基础上,我们设计了一种双靶标识别探针(DRP),靶标mi RNA的存在成功催化了多支化DNA杂交链式反应,实现了通过单一探针同时检测两种mi RNA。DRP是一种新型的多功能拉曼探针,以金纳米笼为核心,由两个核酸探针修饰,并用拉曼信号分子ROX和Cy3标记。mi RNAs检测系统包括带有拉曼报告分子的双链分支DNA(F1和G1),短脚趾和两个单链辅助DNA(f4/g4和f7/g7)。当触发靶标mi RNAs(mi R-21和mi R-155)出现时,多支化DNA杂交链式反应过程被触发启动。最初形成的Y型DNA上相应的拉曼报告分子也成倍增加,在没有空间阻力的情况下,多支化结构将以指数级增长的程度生长,在n个周期后生成一个具有2个mi RNA触发目标暴露位点的多分支聚合物。由于金纳米笼(Au NCs)的金属增强效应,借助SERS可以实现对mi R-21和mi R-155的超灵敏检测。(2)设计了一种遵循“AND”级联逻辑策略的双靶标识别探针,能够对肿瘤细胞中的mi R-21和mi R-155实现同时原位检测。以金纳米笼为核心的DRP探针不被酶降解,稳定地进行多支化DNA杂交链式扩增反应,生成3Dmh D。通过SERS技术检测拉曼报告分子时,3Dmh D的多热点效应可以显著增强拉曼信号,实现对靶标的超灵敏检测。mi R-21的线性范围为10-10 M,LOD值为3.5×10 M;同样,mi R-155的线性范围为10-10 M,LOD值为4.75×10 M。此外,激光共聚焦显微拉曼光谱显示,DRP探针可用于肿瘤细胞的原位可视化分析,实现不同肿瘤细胞的区分。

关键词：双靶标识别探针 miR-21 miR-155 单细胞分析非线性杂交链式反应

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基于电感耦合等离子体质谱的单细胞分析

生物化学与生物物理进展 2016年第8期43卷 739-746页

作者：史俊稳张欣颖李亮丰伟悦王海芳王萌上海大学环境与化学工程学院上海200444 中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性重点实验室北京100049 武汉工程大学材料科学与工程学院武汉430205

单细胞分析可以获得细胞在微环境中准确的个体信息,对于研究细胞的信号传导、生理病理和疾病的早期诊断等具有十分重要的意义.近年来,基于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的单细胞分析方法开始得到越来越多的应用.本文综述了基于ICP-MS的... 详细信息

单细胞分析可以获得细胞在微环境中准确的个体信息,对于研究细胞的信号传导、生理病理和疾病的早期诊断等具有十分重要的意义.近年来,基于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的单细胞分析方法开始得到越来越多的应用.本文综述了基于ICP-MS的单细胞分析方法及其在免疫分析、疾病诊断、药物筛选、纳米分析等方面的部分应用,并对基于ICP-MS的单细胞分析方法做出总结和展望.

关键词：电感耦合等离子体质谱单细胞分析金属标签质谱细胞仪激光烧蚀

高分辨阿达玛变换显微荧光图像分析(Ⅲ)——系统分辨率和图像恢复过程对单细胞分析结果的影响

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高等学校化学学报 2005年第1期26卷 31-34页

作者：唐宏武李涛罗美娜吴琼水陈观铨武汉大学化学与分子科学学院测试中心武汉430072

提出了一种改进的阿达玛变换 (HT)显微荧光图像分析系统 ,以单细胞试样分析为基础 ,分别对系统的分辨率和解码后的图像恢复过程进行了讨论 .结果表明 ,该系统可应用于单细胞形态分析和定量分析 .图像在 x和 y方向的像素分辨率相同 ,并... 详细信息

提出了一种改进的阿达玛变换 (HT)显微荧光图像分析系统 ,以单细胞试样分析为基础 ,分别对系统的分辨率和解码后的图像恢复过程进行了讨论 .结果表明 ,该系统可应用于单细胞形态分析和定量分析 .图像在 x和 y方向的像素分辨率相同 ,并达到了同一成像物镜下的空间分辨率水平 ,因此在获取微米级单细胞试样的微弱荧光信号的二维图像时 ,系统的成像能力较好 ,可用于单细胞形态分析 .对花粉细胞的荧光衰退过程的定量分析结果表明 ,对不同 HT图像提供的同一系列试样的定量数据进行比较时 ,必须对所有该系列试样的图像恢复过程进行归一化处理 .

关键词：阿达玛变换光谱成像荧光显微术图像恢复单细胞分析

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毛细管电泳单细胞分析

化学进展 2010年第11期22卷 2215-2223页

作者：邓彬徐见容汪志明肖玉秀武汉大学药学院武汉430071

细胞是生命活动的基本单位,单细胞分析能够阐明细胞的结构与功能,揭示细胞之间的差异性,在细胞分化、生理病理研究及疾病早期诊断中具有重要作用。毛细管电泳作为一种高效的分离手段,所需样品体积小,能与高灵敏度检测器联用,特别适于单... 详细信息

细胞是生命活动的基本单位,单细胞分析能够阐明细胞的结构与功能,揭示细胞之间的差异性,在细胞分化、生理病理研究及疾病早期诊断中具有重要作用。毛细管电泳作为一种高效的分离手段,所需样品体积小,能与高灵敏度检测器联用,特别适于单细胞分析。本文从单细胞进样技术、单细胞裂解技术、检测方法及应用等方面,对2007年以来毛细管电泳用于单细胞分析的最新进展做了综述,并对未来的发展方向进行了展望,表明毛细管电泳不仅适于单细胞分析,而且具有巨大的发展潜力和广阔的应用空间。

关键词：毛细管电泳单细胞分析单细胞进样检测应用

微流控进样阿达玛变换显微荧光成像单细胞分析

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分析化学 2004年第5期32卷 579-581页

作者：李涛唐宏武周锦松陈观铨武汉大学化学与分子科学学院测试中心武汉大学化学与分子科学学院测试中心武汉430072

将微流控芯片用于单细胞进样 ,以自制阿达玛变换显微荧光成像分析系统进行成像检测 ,讨论了影响单细胞进样和荧光成像的主要因素 ,并对花粉细胞DNA含量进行定量分析。结果表明 :微流控进样技术与HT显微成像技术相结合 ,可有效可靠地应... 详细信息

将微流控芯片用于单细胞进样 ,以自制阿达玛变换显微荧光成像分析系统进行成像检测 ,讨论了影响单细胞进样和荧光成像的主要因素 ,并对花粉细胞DNA含量进行定量分析。结果表明 :微流控进样技术与HT显微成像技术相结合 ,可有效可靠地应用于单细胞分析中 ,所测定的三个玉帘花粉的DNA含量分别为12 4 .4、12 3.9和 6 2 .9pg。

关键词：阿达玛变换微流控芯片荧光成像单细胞分析

单细胞分析研究理化因子对球形赖氨酸芽孢杆菌芽孢及其萌发的影响

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单细胞分析研究理化因子对球形赖氨酸芽孢杆菌芽孢及其萌发的影响

作者：李翠梅广西师范大学

学位级别：硕士

球形赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus sphaericus(Ls)是应用广泛的杀幼蚊制剂。Ls不仅能在自然环境繁殖,而且也能在蚊子幼虫肠道繁殖。Ls制剂在施用的过程中会遇到各种生物与非生物因子,这些因子影响Ls制剂的杀幼蚊活性,也影响Ls细胞的存... 详细信息

球形赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus sphaericus(Ls)是应用广泛的杀幼蚊制剂。Ls不仅能在自然环境繁殖,而且也能在蚊子幼虫肠道繁殖。Ls制剂在施用的过程中会遇到各种生物与非生物因子,这些因子影响Ls制剂的杀幼蚊活性,也影响Ls细胞的存活。因此,分析理化因子对球形赖氨酸芽孢杆菌芽孢与芽孢萌发的影响,可为提高生物制剂的杀蚊效果提供理论参考。已有的研究表明,细菌芽孢萌发高度异质性,常规的群体分析方法无法揭示单个芽孢的行为。芽孢萌发作为芽孢从休眠态向营养生长转变的关键起始,也是杀灭芽孢类细菌的关键点,目前对Ls芽孢的萌发规律机制的认识有限,相关蛋白质在芽孢萌发中的作用机制尚不清楚。因此,本研究通过应用单细胞激光光镊拉曼光谱、DIC显微成像分析技术两种单细胞分析方法,分析物理因子紫外辐射、湿热或者化学药剂二氧化氯、戊二醛处理后单个Ls芽孢及其萌发过程,探究上述因子对Ls芽孢结构和成分的影响及对参与芽孢萌发的相关蛋白或者结构的影响;同时,分析了Ls菌株内和菌株间芽孢萌发的异质性和造成异质性的机理。本研究的主要内容有以下几个方面:(1)紫外辐射对Ls芽孢及芽孢萌发的影响。实时监测了紫外辐射2～10 min后单个Ls芽孢的结构成分变化及萌发的过程,分析处理后芽孢内物质结构成分的信息和芽孢在营养和非营养萌发下的萌发动态,获知Ca DPA释放过程的萌发参数(T、?T、?T等)。结果表明,紫外线处理使Ca DPA泄漏、蛋白质变性、芽孢萌发所需的蛋白质受损。受损最严重的是芽孢外膜上的皮层水解酶,其次Spo VA通道及相关蛋白,最后是芽孢内膜上的受体蛋白。(2)湿热处理对Ls芽孢及芽孢萌发的影响。单个Ls芽孢经过不同程度的湿热处理(90℃或95℃分别处理30、60 min或者100℃处理10 min),采集其拉曼光谱且用DIC显微成像观察芽孢在营养和非营养下的萌发,分析造成芽孢萌发动态曲线改变的原因,从而了解湿热处理对参与芽孢萌发的主要蛋白损伤情况及其对芽孢萌发的影响。结果显示,湿热处理不仅破坏芽孢的内膜造成孢内大量Ca DPA外泄,而且改变蛋白质的结构,并损害了芽孢萌发的相关蛋白,受损最显著的是受体蛋白,对Ca DPA释放通道蛋白和皮层水解酶影响较小。(3)二氧化氯对Ls芽孢的作用机制分析。二氧化氯(ClO)是高效杀菌剂,通过单细胞分析方法分析0.05%～0.3%ClO处理5 min后单个Ls芽孢内Ca DPA、蛋白质含量动态变化及其芽孢萌发过程孢内蛋白质物质变化动态,探究ClO对芽孢结构和萌发相关蛋白的影响。利用平板计数法统计处理后芽孢的存活率,拉曼光谱分析处理后芽孢内成分的变化,DIC监测处理后芽孢萌发过程所需蛋白质的作用机制。实验发现,ClO处理没有破坏芽孢内膜而孢内Ca DPA泄露,且ClO亚致死处理使芽孢萌发的相关蛋白失去功能,特别容易致芽孢皮层水解酶失活。(4)戊二醛处理对Ls芽孢及芽孢萌发的影响。戊二醛是继甲醛和环氧乙烷之后非常重要的化学消毒剂,具有高效低毒、使用范围广、性能稳定等特点。运用基于光学新技术的单细胞分析方法,了解戊二醛对Ls芽孢结构、成分及参与芽孢萌发的相关蛋白或者结构的影响,以期获知营养和非营养萌发剂与受体蛋白、Ca DPA释放所需蛋白以及皮层水解酶之间的关系。结果显示,戊二醛没有影响芽孢内部,也不造成Ca DPA、蛋白质泄漏,但严重影响了芽孢的萌发,损伤了参与芽孢萌发过程的各类蛋白。(5)Ls菌株间芽孢及芽孢萌发的异质性分析。利用拉曼光谱分析孢内CaDPA和蛋白质差异情况,DIC分析在不同萌发剂下芽孢萌发的异质性,透过萌发曲线和萌发动态参数T、T、T、I、I分析造成芽孢异质性原因。结果表明,Ls菌株内单个芽孢萌发有异质性,菌株间芽孢萌发也有异质性;同萌发剂在不同菌株中芽孢萌发过程不一致,同菌株在不同萌发剂中芽孢萌发过程也不一致。菌株间芽孢内Ca DPA和蛋白质含量有差异,但芽孢内的受体蛋白的数量、通道蛋白、皮层水解酶都可能是造成芽孢萌发异质性的主要原因。

关键词：球形赖氨酸芽孢杆菌单细胞分析理化因子芽孢萌发异质性

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微流控芯片用于单细胞分析

高等学校化学学报 2004年第Z1期25卷 181-182页

作者：程介克武汉大学化学与分子科学学院武汉430072

　　微流控芯片通道内径一般约10～50μm.典型哺乳类动物细胞直径一般为8～30μm,体积为87fL～4 pL.微流控芯片的微结构与细胞的尺寸相匹配,成为单细胞很有发展前景的分析技术.……

关键词：微流控芯片单细胞分析细胞进样