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基于分子键裂的高频压电石英适配体生物传感器检测肌红蛋白

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分析化学 2022年第7期50卷 1065-1071页

作者：余建芳司士辉周卓王桢昌陈金华中南大学化学化工学院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

基于调幅谐振压电石英体表面分子键裂传感技术和双适配体夹心法构建了一种检测肌红蛋白(Myo)的生物传感器。将巯基修饰的适配体Ⅰ通过Au—S键固定在石英晶体微天平(QCM)的金电极表面以特异性结合Myo,再结合适配体Ⅱ-磁珠进行质量放大。... 详细信息

基于调幅谐振压电石英体表面分子键裂传感技术和双适配体夹心法构建了一种检测肌红蛋白(Myo)的生物传感器。将巯基修饰的适配体Ⅰ通过Au—S键固定在石英晶体微天平(QCM)的金电极表面以特异性结合Myo,再结合适配体Ⅱ-磁珠进行质量放大。对于基频50 MHz镀金石英晶体，在谐振频率下增加激励电压峰值为8 V,结合在压电石英体表面的适配体-磁珠会被甩脱除去，发生分子键裂过程，晶体谐振频率上升，从而实现对Myo的特异性检测。在优化的实验条件下，检测Myo的线性范围为1.0～500 ng/mL,检出限(3σ)为0.38 ng/mL,实际血清样本中加标回收率为96.4%～104.0%。与常规QCM传感技术相比，本传感方法的信号获取过程简单、快速、易操作。基于分子键裂机制的QCM生物传感器具有良好的实用性和推广价值。

关键词：石英晶体微天平分子键裂肌红蛋白适配体

杂芳基烷基醚、杂芳基卤化物与(氘代)醇的亲核醚化

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有机化学 2021年第2期41卷 795-805页

作者：王霞屈益欣龙城宇王雪强湖南大学化学化工学院分子科学与生物医学实验室(MBL)化学/生物传感与化学计量学国家重点实验室长沙410082

研究了在叔丁醇钾的作用下,杂芳基烷氧化合物、杂芳基卤化物和杂芳基硫醚与各种伯、仲、叔脂肪醇高效醚化,强调了天然产物和生物活性分子的衍生化以及不易通过其他途径获得的氘代芳基烷基醚的合成方法的实用性.

关键词：醚化杂芳基烷基醚芳香亲核取代

用于细胞和组织中弗林蛋白酶特异性成像的双光子荧光探针研究

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化学学报 2020年第11期78卷 1240-1245页

作者：刘红文朱隆民娄霄峰袁林张晓兵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分子科学与生物医学实验室长沙410082

弗林蛋白酶是前体蛋白转化酶家族中最具特色的酶之一,具有重要的生物学功能,其表达量水平与许多疾病有密切的关系,如癌症的发生和发展与弗林蛋白酶表达水平有着密切关联.目前文献中报道了一些单光子荧光探针用于弗林蛋白酶的检测,但这... 详细信息

弗林蛋白酶是前体蛋白转化酶家族中最具特色的酶之一,具有重要的生物学功能,其表达量水平与许多疾病有密切的关系,如癌症的发生和发展与弗林蛋白酶表达水平有着密切关联.目前文献中报道了一些单光子荧光探针用于弗林蛋白酶的检测,但这些探针不能应用于深层组织成像,且弗林蛋白酶在肿瘤发展过程的作用仍没有得到很好地研究.针对这些问题,本工作构建了一种新型双光子荧光探针Nap-F用于细胞和肿瘤组织内弗林蛋白酶的检测与双光子成像.Nap-F是由经典双光子荧光染料1,8-萘酰亚胺、弗林蛋白酶特异性多肽序列RVRR和自消除连接体整合而成.实验结果表明Nap-F对弗林蛋白酶具有很好的特异性,能够定量检测弗林蛋白酶的活性.在飞秒激光820 nm激发下,Nap-F能有效降低生物背景,并提高组织穿透深度,适用于细胞和组织的双光子成像.Nap-F成功地实现了几种活细胞中弗林蛋白酶的双光子成像,揭示了癌细胞和表达缺陷细胞中弗林蛋白酶含量的差异.更重要的是,我们将该探针用于CoCl2固定HIF-1构建的肿瘤细胞缺氧模型成像,实验结果表明弗林蛋白酶的表达与肿瘤细胞缺氧程度存在正相关性.

关键词：双光子荧光探针弗林蛋白酶癌症缺氧

G-四链体探针在病毒基因检测和成像中的应用进展

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分析测试学报 2022年第1期41卷 43-49页

作者：张家恒雷春阳聂舟化学生物传感与计量学国家重点实验室生物大分子化学生物学湖南重点实验室湖南大学化学化工学院湖南长沙410082

病毒依赖宿主细胞完成生命周期,影响着地球上所有生物,是人类疾病的主要原因之一,对人类健康以及社会经济造成严重影响,因此开发检测病毒的工具对防治病毒感染和预防病毒导致的疾病具有重要意义。病毒基因组在病毒的生命周期中发挥着重... 详细信息

病毒依赖宿主细胞完成生命周期,影响着地球上所有生物,是人类疾病的主要原因之一,对人类健康以及社会经济造成严重影响,因此开发检测病毒的工具对防治病毒感染和预防病毒导致的疾病具有重要意义。病毒基因组在病毒的生命周期中发挥着重要作用,为病毒检测提供了有效靶点。G-四链体(G4)是由富含鸟嘌呤的核酸折叠形成的一种稳定的核酸二级结构,其参与多种生物功能的调节,在重要的细胞生理过程中起到关键作用。G4特异性探针的迅速发展为生物传感新方法的构建以及G4结构的检测和细胞成像提供了不可缺少的关键元件。目前,G4/探针复合物作为信号输出单元在生物传感中得到广泛应用,其中一些方法可实现对多种病毒基因序列的免标记检测,在病毒相关疾病的诊断和临床分析领域显示出巨大的潜力。另外,G4广泛存在于在病毒基因组中,成为病毒基因中的潜在成像靶点,为病毒的可视化提供了新的思路。该文综述了基于G4探针构建的生物传感方法在病毒基因检测中的研究进展,介绍了G4结构在多种病毒中的生理作用,并总结了G4探针在病毒基因组成像中的应用,最后对病毒检测存在的问题以及发展趋势进行了总结和展望。

关键词：病毒 G-四链体探针检测成像

有序组装型荧光小分子探针及其生物成像应用研究进展

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中国科学：化学 2022年第9期52卷 1462-1475页

作者：娄霄峰任天兵徐帅袁林张晓兵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长沙410082

基于小分子探针的荧光成像分析具有灵敏度高、操作简便、响应速度快、样本损伤小和时空分辨率高等优势,是在细胞和活体水平获取生化信息的有力手段.其中,有序组装型小分子荧光探针以其独特的组装方式和识别模式,表现出比传统小分子荧光... 详细信息

基于小分子探针的荧光成像分析具有灵敏度高、操作简便、响应速度快、样本损伤小和时空分辨率高等优势,是在细胞和活体水平获取生化信息的有力手段.其中,有序组装型小分子荧光探针以其独特的组装方式和识别模式,表现出比传统小分子荧光探针更优异的成像性能(如抗扩散能力强、成像对比度高、光稳定性好以及环境干扰小等),从而引起研究工作者的广泛关注.本文总结了几类常见的有机染料聚集体及相应小分子荧光探针在生物成像领域的应用.随后,着重介绍了以2-(2-羟基苯基)-4(1H)-喹唑啉酮(HPQ)及其衍生物为代表的氢键驱动有序组装的有机染料组装体的设计、优化策略及其在生物医学领域应用中的最新进展.最后,对有序组装型荧光小分子探针在设计和应用方面存在的问题进行了讨论,为新型有序组装型荧光小分子探针的设计提供了思路.

关键词：荧光探针自组装有机染料组装体荧光成像

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基于激光介导富集的表面增强拉曼分析

高等学校化学学报 2021年第10期42卷 3054-3061页

作者：唐文涛李圣凯王昚陈龙陈卓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分子科学与生物医学实验室长沙410082 澳门大学科技学院澳门999078

基于具有优异表面增强拉曼散射(SERS)性能的石墨烯隔离的金纳米晶(GIAN)能够在水-有机相界面自组装,待测物分子在有机相中的分配系数较大以及GIAN能够通过π⁃π相互作用与待测物分子结合的优势,构建了激光介导的待测物分子的高效富集策... 详细信息

基于具有优异表面增强拉曼散射(SERS)性能的石墨烯隔离的金纳米晶(GIAN)能够在水-有机相界面自组装,待测物分子在有机相中的分配系数较大以及GIAN能够通过π⁃π相互作用与待测物分子结合的优势,构建了激光介导的待测物分子的高效富集策略,进而实现了9,10-双苯乙炔基蒽(BPEA)分子的痕量SERS分析.所构建的新型待测物分子高效富集策略在一定程度上避免了因“咖啡环效应”带来的信号波动,有望为复杂体系中痕量待测物的SERS分析提供可靠的平台.

关键词：激光介导的富集表面增强拉曼散射两相界面石墨烯隔离的金纳米晶自组装

大斯托克斯位移远红光至近红外荧光探针用于检测肝损伤过程中过氧化亚硝酸盐的动态变化

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高等学校化学学报 2020年第11期41卷 2426-2434页

作者：吴倩程丹吕芸袁林张晓兵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长沙410082

肝损伤是影响公众健康的重大问题之一,已经引起了人们越来越多的关注.而过表达的过氧化亚硝酸盐(ONOO-)在肝损伤等疾病的发病机制中起着重要作用,被认为是一种与早期肝损伤密切相关的生物活性分子.因此,为了探究ONOO-在肝损伤过程中的作... 详细信息

肝损伤是影响公众健康的重大问题之一,已经引起了人们越来越多的关注.而过表达的过氧化亚硝酸盐(ONOO-)在肝损伤等疾病的发病机制中起着重要作用,被认为是一种与早期肝损伤密切相关的生物活性分子.因此,为了探究ONOO-在肝损伤过程中的作用,开发可以实现肝损伤过程中ONOO-高选择性和实时检测的分析方法具有重要意义.本文报道了一种具有大斯托克斯位移的远红光至近红外(FR-NIR)ONOO-荧光探针.由于该探针具有大的斯托克斯位移,可以有效消除光谱重叠和自吸收的干扰,从而显著提高成像的信噪比.此外,该探针对ONOO-具有高的灵敏度(检出限为25.8 nmol/L)和良好的选择性,被成功用于药物诱导肝损伤过程中ONOO-信号的成像检测.

关键词：荧光探针大斯托克斯位移过氧化亚硝酸盐药物诱导肝损伤

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荧光蛋白结构改造及其生物传感应用

高等学校化学学报 2020年第11期41卷 2324-2334页

作者：李慧圆雷春阳黄燕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湖南省生物大分子化学生物学重点实验室长沙410082

荧光蛋白自发现以来,因其具有基因编码、可以自主发出稳健荧光的特点,在生命科学领域中发挥着重要作用.随着对荧光蛋白的结构和功能有了更清晰的认识,在蛋白质工程技术和有机合成迅速发展的基础上,科研工作者可以对荧光蛋白的结构进行... 详细信息

荧光蛋白自发现以来,因其具有基因编码、可以自主发出稳健荧光的特点,在生命科学领域中发挥着重要作用.随着对荧光蛋白的结构和功能有了更清晰的认识,在蛋白质工程技术和有机合成迅速发展的基础上,科研工作者可以对荧光蛋白的结构进行设计改造和模拟,赋予其新的性质和功能,扩宽其在生物传感、生物成像等生命领域的应用.本文以绿色荧光蛋白的结构改造为主线,从局部结构改变、桶状结构重构和表面重构等不同层面阐述了荧光蛋白结构改造的方法以及荧光蛋白模拟物的研究进展,并介绍了这些荧光蛋白及其模拟物在生物领域的代表性应用.

关键词：荧光蛋白结构改造表面重构荧光蛋白核酸模拟物生物传感

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核酸适配体在多肽研究中的应用

分析化学 2017年第12期45卷 1795-1803页

作者：覃诗雅陈南迪王青黄晋何晓晓刘剑波郭秋平羊小海王柯敏湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室

多肽在生命体的生理过程中发挥着重要作用,其生理功能一直是生物学、药理学和医学等领域的重要研究内容。核酸适配体是经体外筛选获得的单链DNA或RNA,能与靶标高亲和力、高特异性地结合,有"化学抗体"或"化学家的抗体"之称。以多肽为靶... 详细信息

多肽在生命体的生理过程中发挥着重要作用,其生理功能一直是生物学、药理学和医学等领域的重要研究内容。核酸适配体是经体外筛选获得的单链DNA或RNA,能与靶标高亲和力、高特异性地结合,有"化学抗体"或"化学家的抗体"之称。以多肽为靶标筛选获得的核酸适配体主要有两大用途:一是基于其识别功能,作为亲和试剂来建立分析检测方法或开展生物成像研究;二是基于它们的生物学活性,作为拮抗剂在活体水平影响靶标多肽的正常功能,阻碍下游信号通路,从而对疾病进行治疗。本文总结了近年来以多肽为靶标筛选的核酸适配体在体内及体外的用途,并探讨了其在筛选、表征及应用中存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：多肽核酸适配体分析检测生物成像拮抗剂评述