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高保真纳米耀斑在生物传感中的应用

分析试验室 2024年第2期43卷 220-228页

作者：王玉平张峻孙双红肖新月卿志和谌委菊周怡波细胞化学湖南省重点实验室长沙理工大学化学化工学院长沙410114

传统的纳米耀斑是基于金纳米颗粒(Au NPs)通过金-硫(Au-S)键共价组装功能核酸而成,广泛应用于DNA可编程组装、生物传感、成像和治疗等领域。然而,在细胞环境中,生物硫醇和其他化学物质的干扰是一个长期存在的问题,阻碍了其实际应用。针... 详细信息

传统的纳米耀斑是基于金纳米颗粒(Au NPs)通过金-硫(Au-S)键共价组装功能核酸而成,广泛应用于DNA可编程组装、生物传感、成像和治疗等领域。然而,在细胞环境中,生物硫醇和其他化学物质的干扰是一个长期存在的问题,阻碍了其实际应用。针对此问题,通过升级纳米耀斑实现细胞内的高保真荧光成像,避免生物硫醇和其他化学物质的干扰以获得高保真信号,对细胞内高精度成像具有重要意义。本文对高保真纳米耀斑相关研究进行了归纳整理,系统概述了高保真纳米耀斑的设计原理及其在生物传感中的应用,最后展望了该策略在细胞成像方面的优势及应用前景。

关键词：纳米耀斑高保真细胞荧光成像

用于细胞机械信号转导调控的DNA人工机械力受体

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医用生物力学 2024年第S1期 292-292页

作者：聂舟湖南大学化学化工学院化学生物传感与化学计量学国家重点实验室生物大分子化学生物学湖南省重点实验室

合成信号受体能够实现与定制输入耦合的可编程细胞响应。在众多信号输入中,机械力作为细胞通讯的一种关键物理线索,对维持细胞的稳态、促进发育过程以及理解疾病机制具有至关重要的作用。然而,目前缺乏可以用于重构机械转导的工程化力...

合成信号受体能够实现与定制输入耦合的可编程细胞响应。在众多信号输入中,机械力作为细胞通讯的一种关键物理线索,对维持细胞的稳态、促进发育过程以及理解疾病机制具有至关重要的作用。然而,目前缺乏可以用于重构机械转导的工程化力感应受体的工具。因此,开发了一个从头设计的人工机械力受体(AMR)平台,旨在通过非遗传改造的手段,对原本不响应机械力的细胞表面受体进行重新编程,使其能够感知用户定义的细胞间拉力,从而实现新设计的机械转导。AMR是一种高度模块化的DNA-蛋白质嵌合平台,包含一种通用的机械感知和传递DNA(GMD)纳米器件。AMR通过一个变构DNA机械开关感知细胞间的拉伸力,该开关具有可调节的皮牛(p N)范围的力响应阈值,能够触发力驱动的动态DNA组装,以操纵RTK的二聚化并激活细胞内信号。通过交换力接收配体, AMR能够灵敏地感知细胞黏附分子(整合素、E-钙黏蛋白)或膜蛋白内吞(CI-M6PR)介导的细胞力。此外,AMR还允许重新编程不同的非机械响应性细胞表面受体(c-Met或FGFR1),以定制机械生物学功能,例如黏附介导的神经干细胞维持。AMR展现了一种有别于天然蛋白质机械力受体的新型力信号转导机制,为机械生物学研究和生物医学应用提供了一个有前景的化学生物学工具包。

关键词：

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多向运动寄生载荷分量对称重传感输出的影响

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：郭贵勇钟剑锋张秋坤蔡宝杰福州大学机械工程及自动化学院福州大学福建省太赫兹功能器件与智能传感重点实验室福建省计量科学研究院建设与交通计量研究所福建省力值计量测试重点实验室国家市场监管重点实验室(力值计量测试)

针对多向运动寄生载荷分量对称重传感输出的影响很大，提出了基于整体结构的变参数、多分量的输出影响评估方法，建立了“应变-总重-运动”瞬时特征的数学理论模型并通过有限元仿真分析，探讨了称重过程中常见的横向、纵向及绕轴旋转等... 详细信息

针对多向运动寄生载荷分量对称重传感输出的影响很大，提出了基于整体结构的变参数、多分量的输出影响评估方法，建立了“应变-总重-运动”瞬时特征的数学理论模型并通过有限元仿真分析，探讨了称重过程中常见的横向、纵向及绕轴旋转等多向运动特性，以及改变总重、旋转速度和角加速度等寄生载荷分量对输出的影响，通过实验测试验证理论模型及仿真分析规律的合理性。结果表明，横向运动寄生载荷分量对输出影响最小，最大偏差不大于0.001%FS（Full Scale）；其次为纵向运动，最大偏差不大于0.015%FS；而绕轴旋转的运动寄生载荷分量对输出影响最大，最大偏差可达0.5%FS，且随着总重、旋转速度的变化而变化，该规律为称重传感结构的动态称重应用提供了精度补偿技术支撑和科学评价依据。

关键词：测试计量技术及仪器称重传感器称重传感结构多向运动旋转应变载荷

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MOFs基光电化学传感界面及其应用

化学进展 2024年第6期36卷 893-903页

作者：周存银黄娟王琼唐浩胡云楚王文磊中南林业科技大学理学院长沙410004 湖南师范大学化学化工学院化学生物学及中药分析教育部重点实验室长沙410081

光电化学传感分析是近年来迅速发展的一种新型分析技术,光电化学传感界面中的光电活性材料是光电化学传感检测的关键。金属有机框架(MOFs)及其衍生物可能是分散光电活性物质构建光电化学传感界面的理想载体。因MOFs材料中有机配体的“... 详细信息

光电化学传感分析是近年来迅速发展的一种新型分析技术,光电化学传感界面中的光电活性材料是光电化学传感检测的关键。金属有机框架(MOFs)及其衍生物可能是分散光电活性物质构建光电化学传感界面的理想载体。因MOFs材料中有机配体的“天线效应”,金属簇可看作被活化的分立的半导体量子点,使其具有与半导体类似的光电特性。对MOFs材料进行碳基化合物、有机聚合物、贵金属纳米粒子、无机氧化物、量子点修饰,构建MOFs基光电化学传感界面,可以提高MOFs的导电性,促进光生电子-空穴的分离,从而提高光电转换效率。利用MOFs基光电化学传感界面对光电化学传感产生信号放大的作用,可实现对目标物的超灵敏检测。基于此,本文对MOFs基材料光电活性机理、合成方法及光电活性界面构建策略进行了介绍,综述了近年来MOFs基材料在小分子化合物、免疫分析、酶活性及环境分析等光电化学传感检测中的应用,并对其发展前景进行了展望。

关键词： MOFs基材料光电化学传感界面光电化学传感分析

卟啉-吡啶基共轭寡聚物荧光纳米探针用于次氯酸的灵敏检测

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分析化学 2024年第8期52卷 1132-1146页

作者：黄际艳陈米雪李金玲肖毅黄红梅张友玉湖南师范大学化学化工学院化学生物学及中药分析教育部重点实验室

共轭寡聚物作为共轭聚合物的类似物，具有更精准的分子结构及更小的分子尺寸，有利于构建超小荧光纳米粒子，从而提高传感的灵敏度。本研究通过Sonogashira偶联反应合成了一种新的卟啉-吡啶基荧光共轭寡聚物Zn-TPP-OMe，经纳米沉淀法制... 详细信息

共轭寡聚物作为共轭聚合物的类似物，具有更精准的分子结构及更小的分子尺寸，有利于构建超小荧光纳米粒子，从而提高传感的灵敏度。本研究通过Sonogashira偶联反应合成了一种新的卟啉-吡啶基荧光共轭寡聚物Zn-TPP-OMe，经纳米沉淀法制备了超小尺寸（～2.0 nm）的水溶性荧光纳米探针Zn-TPP-OMe NPs。由于次氯酸（HClO）会引起卟啉环上的氯原子加成，使得反应性荧光纳米探针在619～660 nm处的荧光随着HClO浓度增大而显著降低；同时，小尺寸Zn-TPP-OMe NPs发生明显聚集，其团聚导致的猝灭效应进一步提高了检测的灵敏度。通过透射电子显微镜（TEM）、核磁共振氢谱（1H NMR）和高分辨质谱（HRMS）确证了共轭寡聚物纳米探针Zn-TPP-OMe NPs的荧光检测机理。此卟啉-吡啶基共轭寡聚物纳米体系用于HClO检测具有高灵敏度（LOD=0.005μmol/L）和高选择性，并成功应用于实际水样中HClO的检测。

关键词：共轭寡聚物反应性荧光探针次氯酸卟啉荧光传感

面向大电流密度电解水的碳基催化剂研究进展（英文）

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新型炭材料(中英文) 2024年第1期 1-16页

作者：陈玉祥赵秀辉董鹏张英杰邹雨芹王双印昆明理工大学材料科学与工程学院锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心云南省先进电池材料重点实验室国防科技大学空天科学学院湖南大学生物传感与化学计量学国家重点实验室教育部先进催化工程中心

电解水体系可以在温和条件下制备氢气。得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点，碳基电催化剂备受关注。商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流，进而实现氢气的持续快速生产。然而当前实验室研究的重心大多放... 详细信息

电解水体系可以在温和条件下制备氢气。得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点，碳基电催化剂备受关注。商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流，进而实现氢气的持续快速生产。然而当前实验室研究的重心大多放在小电流服役工况，对于大电流工况下的系列问题关注较少。研究表明，电解水体系在不同电流密度下表现出的问题差异较大，其影响因素包括气泡、电催化剂局域微环境和电极稳定性等。本综述，首先对碳基电解水催化剂的发展现状进行了总结，大电流模式下暴露出的问题与挑战进行了讨论，并提出可能有效的解决方法，以实现能满足大电流密度要求的高活性高稳定性碳基电催化剂的研发。

关键词：电解水碳基催化剂气泡大电流密度解耦

基于XRD、FTIR、TG-DTA结合化学计量学鉴别白矾与铵明矾

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中国实验方剂学杂志 2024年

作者：王彬张皇生李晗溪蒋家全陈鸿平王福胡媛刘友平陈林成都中医药大学药学院西南特色中药资源国家重点实验室

目的：利用X射线衍射法（XRD）、傅里叶变换红外光谱法（FTIR）、热重-差热法（TG-DTA）建立中药白矾的多技术特征图谱，并探索用于白矾及易混品铵明矾快速鉴别的图谱特征。方法：共收集27批来自湖南、安徽、四川、浙江、江苏、山东、... 详细信息

目的：利用X射线衍射法（XRD）、傅里叶变换红外光谱法（FTIR）、热重-差热法（TG-DTA）建立中药白矾的多技术特征图谱，并探索用于白矾及易混品铵明矾快速鉴别的图谱特征。方法：共收集27批来自湖南、安徽、四川、浙江、江苏、山东、山西、河南共8个产地的白矾样品，通过性状观察进行初步鉴别。用XRD的PDF标准卡片对白矾及铵明矾进行区分，并建立白矾的XRD特征图谱，筛选共有峰。根据聚类分析（HCA），以及正交偏最小二乘法-判别分析（OPLS-DA）的变量重要性投影（VIP）值>1，筛选出可用于白矾鉴别的特征信息。利用FTIR建立白矾的FTIR特征图谱，并结合HCA和OPLS-DA模型的VIP值>1筛选出可用于鉴别的特征波数。同时，通过TG-DTA分析白矾和铵明矾的热重关系差异，并筛选出可用于鉴别的热重特征。结果：仅通过性状无法有效区分白矾和铵明矾。通过XRD的PDF标准卡片比对，能够鉴别出15批白矾和12批铵明矾。在XRD图谱中，确认了10个特征峰，分别对应衍射角14.560°、24.316°、12.620°、32.122°、17.898°、34.642°、27.496°、46.048°、40.697°和21.973°；在FTIR图谱中，确定了4个波数范围(399.193～403.050 cm-1、1 186.010～1 471.420 cm-1、1 801.190～2 620.790 cm-1、3 612.020～3 997.710 cm-1)和12个特征波数(1 428.994、1 430.922、1 432.851、1 434.779、1 436.708、1 438.636、1 440.565、1 442.493、1 444.422、1 446.350、1 448.279、1 450.207 cm-1)；在TG-DTA图谱中，存在555.34 ℃附近铵明矾的铵根离子分解峰和质量降低特征。这些特征可作为白矾真伪鉴别的重要依据。结论：利用XRD、FTIR和TG-DTA可以快速检测白矾和铵明矾，结合化学计量学筛选出的鉴别特征，能够实现对白矾及伪品铵明矾的快速准确鉴别。该研究结果为白矾的快速鉴别提供了新的思路。

关键词：白矾铵明矾 X射线衍射法(XRD) 傅里叶变换红外光谱法(FTIR) 热重-差热法(TG-DTA) 真伪鉴别化学计量学

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电化学分析测定常见食品非法添加剂研究进展

化学试剂 2024年第7期46卷 29-37页

作者：冯吕楠应依彤柴雅婷史丹王正军温州大学化学与材料工程学院浙江温州325035 温州市质量技术检测科学研究院浙江温州325052 湖南大学化学化工学院化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南长沙410082

随着经济社会的不断发展,我国居民生活水平持续提高,对食物的要求不只局限于满足温饱,人们越来越重视食品安全问题,这对食品安全检测工作提出了新的需求,尤其是对食品非法添加剂的检测。随着科技的发展,电化学分析方法被广泛应用于食品... 详细信息

随着经济社会的不断发展,我国居民生活水平持续提高,对食物的要求不只局限于满足温饱,人们越来越重视食品安全问题,这对食品安全检测工作提出了新的需求,尤其是对食品非法添加剂的检测。随着科技的发展,电化学分析方法被广泛应用于食品中非法添加剂的检测与分析。总结了多种电化学分析方法检测常见食品非法添加剂的研究进展,主要包括循环伏安法、极谱法、电位分析法、电化学纳米传感器等,这些技术在提高非法添加剂检测的灵敏度和选择性方面具有巨大潜力。此外,还探讨了电化学分析方法在食品安全监测中的应用前景和挑战,提出了未来研究的方向,有助于促进我国食品行业的进一步发展。

关键词：食品非法添加剂电化学分析循环伏安法极谱法电位分析法电化学纳米传感器

噻吩基二维共价有机框架中的拓扑结构诱导局部电荷极化促进光催化制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 225-236页

作者：白浚贤沈荣晨梁桂杰秦朝朝许第发胡浩斌李鑫华南农业大学生物质工程研究院农业部能源植物资源与利用重点实验室广东广州510642 湖北文理学院低维光电材料与器件重点实验室湖北襄阳441053 河南师范大学物理学院红外材料与光谱测量及应用重点实验室河南新乡453007 长沙大学应用环境光催化重点实验室湖南长沙410022 陇东学院石油化工学院陇东油气资源高效利用重点实验室甘肃庆阳745000

共价有机框架(COFs)是近年来新兴的一类多孔聚合物,在气体吸附、传感器、能源转换和光/电催化等领域表现出较大的应用潜力.然而,欲实现多样化的应用需求常需要对其结构进行合成后改性,这在单一步骤中难以实现.二维亚化学计量共价有机框... 详细信息

共价有机框架(COFs)是近年来新兴的一类多孔聚合物,在气体吸附、传感器、能源转换和光/电催化等领域表现出较大的应用潜力.然而,欲实现多样化的应用需求常需要对其结构进行合成后改性,这在单一步骤中难以实现.二维亚化学计量共价有机框架(2D-SSCOFs)因其独特的周期性官能团和保持结晶性及孔隙率的能力,成为COFs功能化的新途径.然而,已报道的2D-SSCOFs多具有相同的拓扑结构以及弱电荷极化等问题,限制了其应用潜力.因此,开发具有新颖拓扑结构的2D-SSCOFs对于实现更前沿的功能至关重要.窄带隙噻吩是有机半导体材料的常见单元,它们可以显著地调控共价聚合物骨架的电子和化学环境.本文通过5,5',5''-(苯-1,3,5-三基)三(噻吩-2-甲醛)(TT-3CHO)与4,4',4'',4''-(芘-1,3,6,8-四基)四苯胺(PY-4HN2)的席夫碱缩合反应合成具有大表面积和高结晶度的亚胺连接的新型2D-SSCOF(PTT-COF).噻吩环中2,5位之间的键的弯曲角度使得PTT-COF具有新型的2D亚化学计量拓扑结构,并呈现出非中心对称的优势极化结构.在使用有机空穴传输配体(二茂铁甲醛,FC)精确修饰和Pt作为助催化剂时,PTT-COF-FC体系在可见光照明下表现出较高的析氢产率(79.610 mmol g^(-1) h^(-1)).同时,在420 nm波长的光照下,2 mg的光催化剂表观量子效率达到1.72%.此外,经过24 h循环稳定性测试,PTT-COF-FC体系的活性没有明显下降.为了深入研究PTT-COF-FC体系的高效的产氢机制,通过X射线衍射、红外和固体碳谱等对PTT-COF-FC体系的组成和结构进行分析,确定了PTT-COF-FC的成功合成.通过瞬态吸收、变温荧光和理论计算等研究了材料的激子解离和载流子转移行为.结果表明,得益于独特的富含噻吩的结构设计以及有机空穴传输配体的修饰作用,PTT-COF-FC展现出高效的激子解离和丰富的自由电荷载流子特性.综上所述,本文设计和合成了一种新型PTT-COF光催化材料,其独特的二维亚化学计量拓扑结构和显著的局部电荷极化特性赋予了材料良好的光催化性能.实验和理论研究表明,PTT-COF中的非中心对称拓扑结构和噻吩单元的引入,有效扩展了π离域,进而诱导了局部极化并抑制了激子效应,从而大幅提高了光催化效率.此外,通过二茂铁甲醛的后修饰,结合这些独特的结构特性,PTT-COF在光催化析氢反应中表现出高活性和出色的长期耐久性.本文的研究不仅为设计和构建具有独特结构的新型2D-SSCOF提供新思路,也为构建具有丰富光催化功能的材料开辟了新途径.

关键词：光催化产氢电荷分离亚化学计量共价有机框架拓扑结构激子效应