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2021年 第42卷 第11期    刊出日期：2021-11-10

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序

化学调控的分子识别专辑

袁荃, 谈洁

2021, 42(11):  0. 

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目次

高等学校化学学报2021年第42卷第11期封面和目次

2021, 42(11):  1. 

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综合评述

长余辉纳米材料的控制合成及在疾病诊断中的应用

席京, 陈娜, 杨雁冰, 袁荃

2021, 42(11):  3247-3264.  doi:10.7503/cjcu20210509

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长余辉纳米材料具有独特的发光性质, 能在激发光关闭后持续发光. 通过收集激发光关闭后的长余辉发光信号可以有效消除背景信号的干扰. 此外, 长余辉材料在成像时无需原位激发, 可以减少生物体系的组织自发荧光和光散射干扰, 提高生物成像和检测的灵敏度. 由于这种独特的光学特性, 长余辉纳米材料在生物传感/生物成像以及疾病治疗等领域被广泛应用. 近年来, 为满足疾病相关生物标志物的体外检测及体内生物成像的应用要求, 控制合成发光性能优异、 生物相容性好的长余辉纳米材料成为研究热点.



细菌感染成像的研究进展

张亚青, 李林瑶, 郝梦琪, 罗沁, 邓思雨, 杨芸, 梁雪微, 方威威, 宋尔群

2021, 42(11):  3265-3276.  doi:10.7503/cjcu20210461

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由致病菌或条件致病菌侵入机体繁殖而产生的毒素和其它代谢产物所引起的感染性疾病是目前全球范围内的主要死亡原因之一. 感染性疾病的早期诊断是对其进行有效治疗与控制的重要途径. 分子影像技术的快速发展给体内细菌感染的评估带来了前所未有的变化和机遇. 本文综合评述了计算机断层扫描、 正电子发射断层扫描、 超声成像、 磁共振成像、 荧光成像及光声成像等成像方式在细菌感染体内成像中的研究进展、 不足和发展方向等, 以期为活体细菌感染检测方法的发展提供参考.



核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控研究进展

刘学娇, 杨帆, 刘爽, 张春娟, 刘巧玲

2021, 42(11):  3277-3283.  doi:10.7503/cjcu20210465

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膜蛋白在细胞生命活动中发挥着重要作用, 研究并调控细胞膜蛋白的结构和功能有助于阐明生命活动的基本规律, 为新型药物研发和高效疾病诊治提供研究基础. 核酸适体是一类特殊的寡核苷酸序列, 因具有特异性识别靶标的能力而被广泛用于生物传感领域. 将核酸适体与DNA纳米技术相结合, 利用DNA分子可程序化设计、 可功能化修饰等优势, 发展核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控方法可为研究膜蛋白相互作用提供有力工具. 本文介绍了基于核酸适体靶向识别的DNA纳米技术在膜蛋白识别及细胞功能调控中的研究进展, 并对核酸适体靶向的膜蛋白识别及功能调控领域面临的挑战进行了分析， 对其应用前景进行了展望.



基于DNA纳米结构的细胞间相互作用的调控

胡灵, 殷垚, 柯国梁, 张晓兵

2021, 42(11):  3284-3294.  doi:10.7503/cjcu20210451

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细胞通过化学信号、 电子交换和直接接触等方式交换彼此之间的物质和信息, 以调节生命体的生长发育. 因此, 细胞间的相互作用研究与调控在细胞功能的机制研究和疾病的诊断及治疗等领域具有非常重要的意义. DNA纳米结构具有易合成、 易修饰、 可编程性设计及生物安全性高等优点, 有望实现操作简单、 精确可调、 智能响应的细胞间相互作用调控, 受到了广泛关注. 本文综述了寡核苷酸链杂交、 受体-配体结合和核酸适体靶向识别等基于DNA纳米结构的细胞组装策略, 总结了pH调控、 金属离子调控和DNA链激活等细胞间相互作用的调控手段, 并重点介绍了其在细胞间作用力的测量和成像、 体外组织模型的构建、 细胞间的通讯交流和细胞免疫治疗等领域的应用. 最后对该领域进行了总结和展望, 希望为相关研究提供有益参考.



多孔配位聚合物靶向亚细胞器用于生物成像和诊疗

柯梦婷, 袁江培, 张恒, 方煜

2021, 42(11):  3295-3309.  doi:10.7503/cjcu20210464

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由于外界环境和生活习惯的变化, 癌症病发率和死亡率日益攀升, 因此癌症防治问题亟待解决. 近年来报道了多种根据多孔纳米材料性质设计的用于体内肿瘤细胞的靶向药物. 金属有机框架(Metal-organic framework, MOF)和多孔配位笼(Porous coordination cage, PCC)由于其结构多样, 可设计性强, 且具有一定的可修饰性, 受到广泛的关注并得到了长足的发展. 虽然金属有机框架和多孔配位笼已经在气体吸附分离、 手性分离、 催化、 荧光与传感及导电等领域被广泛研究, 但在生物医学方面的应用还未得到充分开发. 本文总结了金属有机框架和多孔配位笼在生物体中成像和诊疗应用的研究工作, 并且指出了目前配位多孔聚合物在生物医学方面应用中存在的一些问题.



多功能Aβ有机小分子探针的构建及诊疗应用进展

陈晓宇, 刘义升, 何牧, 上官萍, 韩璐璐, 王杰菲, 师冰洋

2021, 42(11):  3310-3320.  doi:10.7503/cjcu20210452

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阿尔茨海默症(AD)是最主要的进行性神经类疾病之一. β-淀粉样蛋白(Aβ)的形成、 错误折叠和聚集沉积被认为是该类疾病的重要病理学标志. 近年来, 研究人员基于荧光成像灵敏度高、 操作简便及副作用小的优点, 围绕脑部特殊的血脑屏障(BBB)系统和Aβ蛋白结构, 开发了一系列多功能Aβ探针应用于AD的诊疗研究. 本文分别从检测和治疗两个角度出发, 综合评述了Aβ诊疗探针的脑靶向设计、 波长调控和诊疗一体化的化学调控策略, 并展望了功能性荧光探针在该领域的应用前景.



光控CRISPR技术的研究进展

刘红, 江敬红, 段志娟, 徐仕军, 黄福建, 夏帆

2021, 42(11):  3321-3333.  doi:10.7503/cjcu20210420

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成簇规则间隔短回文重复序列和成簇规则间隔短回文重复序列相关(CRISPR-Cas)系统提供了用于可编程基因组编辑的多功能工具. CRISPR与光遗传学及光化学生物学技术的结合产生了很多新的成果. 光激活的CRISPR-Cas系统能够在空间和时间上更好地调控RNA引导的核酸酶的活性. 近年来， 科学家结合CRISPR和多种光学技术， 开发出了一系列光激活的CRISPR工具. 这些工具让研究人员能够在空间、 时间和基因组坐标上进行高分辨率的生命活动研究. 本文概述了CRISPR系统、 基因编辑技术、 光遗传学和光化学生物学的研究进展， 并对光诱导的CRISPR技术的发展进行了展望.



多功能脱氧核酶用于生物医学分析的研究进展

王庆, 何雨秋, 王富安

2021, 42(11):  3334-3356.  doi:10.7503/cjcu20210449

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脱氧核酶(DNAzymes)是一类人工合成的通过指数富集式配体系统进化技术(SELEX)筛选得到的具有催化功能的单链DNA分子. 由于DNAzyme具有易于合成和修饰、 化学结构稳定及催化活性高等优点, 近年来在生物传感和医学诊断领域备受关注. 对DNAzyme的活性进行调控是挖掘其多方面应用潜能的关键, 灵活的活性调控方式将促进DNAzyme在不同领域的应用. 本文综合评述了一些调控脱氧核酶活性的主要方法, 并对其在生物医学分析领域方面的应用进行了简要介绍.



黑色素的合成及小分子对其功能的调控

彭海月, 汪婷, 李国瑞, 黄静

2021, 42(11):  3357-3366.  doi:10.7503/cjcu20210410

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黑色素作为一种天然色素, 可以大致分为真黑素和褐黑素. 它们广泛存在于微生物、 高等动物和植物体内, 具有自由基清除、 辐射防护和热调节等功能. 对人类而言, 黑色素在一定程度上影响着皮肤、 头发以及眼睛的颜色, 在保护皮肤免受紫外线照射产生有害损伤方面具有重要作用. 黑素细胞功能异常会带来一系列的皮肤问题, 如黑色素瘤和白癜风等疾病. 因此, 调控黑色素的产生是治疗色素相关疾病的重要途径. 黑色素合成过程中涉及到酪氨酸酶、 酪氨酸酶相关蛋白酶等多种酶的催化和化学反应. 通过小分子调控这些酶的催化过程, 改变其活性及表达是调控黑色素合成的有效途径. 在生物体内, 黑色素都是通过生物合成的. 由于黑色素的独特功能, 化学家也开发了一些人工化学合成黑色素的方法. 在小分子调控黑色素功能方面, 已发现多种可抑制黑色素形成的小分子, 这些小分子为黑色素相关疾病的治疗提供了新途径. 本文综合评述了黑色素的合成(包括生物合成与人工合成)、 抑制机理以及小分子化合物对黑色素的调控, 为开发安全、 高效的黑色素相关药物提供了理论基础.



核酸适体偶联药物的生物偶联构建技术与应用

赵卓, 王雪强

2021, 42(11):  3367-3378.  doi:10.7503/cjcu20210460

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核酸适体被称为“化学抗体”, 具有与抗体类似或更加优异的特异性和亲和力, 可以精准地靶向靶蛋白, 与靶蛋白特异性结合. 此外, 核酸适体还具有获取简单、 合成简便、 易于进行化学修饰、 不易变性、 靶标范围广、 免疫原性低及细胞内化快等优点, 已被广泛应用于众多研究领域. 在癌症治疗领域, 核酸适体作为一种优异的靶向识别工具和药物递送载体, 可实现抗肿瘤药物的精准递送. 将核酸适体与药物分子偶联, 可通过核酸适体的靶向作用使药物分子随核酸适体共同进入靶细胞, 实现药物分子在靶细胞内的富集, 进而促进靶细胞的死亡. 近年来, 核酸适体偶联药物已成为癌症靶向治疗的前沿新兴领域, 希望通过该领域的深入研究为癌症靶向治疗领域提供新思路. 本文综合评述了以生物偶联技术构建的核酸适体偶联药物及其应用研究.



晶状体蛋白识别互作与白内障的研究进展

林宁钦, 姚克, 陈祥军

2021, 42(11):  3379-3389.  doi:10.7503/cjcu20210441

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白内障是全球致盲率最高的眼科疾病, 发病组织为晶状体. 晶状体内纤维细胞含有高浓度的晶状体蛋白, 晶状体蛋白家族分α?, β?和γ?3大亚家族. α-晶状体蛋白具有小分子伴侣功能, 可识别错误折叠蛋白质, 维持晶状体内蛋白质稳态; β?/γ?晶状体蛋白通过分子内或分子间相互作用, 主要发挥结构蛋白功能. 晶状体蛋白在晶状体纤维细胞内呈瞬时有序排列, 精准分子识别及动态相互作用在维持晶状体透明度中发挥关键作用. 晶状体内蛋白质稳态失衡是白内障的主要致病因素. 晶状体蛋白半衰期长, 且翻译合成后不再更新, 广泛受pH值、 金属离子、 辐射损伤和蛋白质翻译后修饰等细胞内外环境因素和化学因素的干扰, 影响晶状体蛋白间的分子识别和相互作用, 诱发白内障. 理清化学调控的晶状体蛋白分子识别及互作调控, 有助于阐明白内障发病机理, 并发掘防治白内障的创新策略. 本文基于晶状体蛋白识别互作与白内障研究进展, 综合评述了晶状体蛋白的分子识别、 相互作用方式、 调控因素及研究技术创新, 并探讨了晶状体蛋白识别互作调控网络在白内障药物研发的应用价值与挑战.



基于分子识别的免疫层析技术用于新冠肺炎感染的快速诊断

刘园, 邓瑾琦, 赵帅, 田飞, 李轶, 孙佳姝, 刘超

2021, 42(11):  3390-3405.  doi:10.7503/cjcu20210257

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目前由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引发的新冠肺炎疫情仍在全球蔓延. 快速筛查并隔离感染者(包括无症状感染者)是遏制疫情传播的重要手段之一. 免疫层析技术是一种相对成熟的快速检测技术, 由于其操作简单、 反应时间短且结果稳定, 在生物标志物检测领域具有广阔的应用前景. 本文总结了目前免疫层析检测技术在新冠肺炎感染筛查领域的研究进展, 涵盖病毒抗体、 蛋白、 核酸等检测靶标, 并对不同检测方法的优势、 局限性进行了简要评述, 最后简单介绍了目前用于新冠肺炎感染筛查的免疫层析试纸的实际应用情况.



核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器研究进展

解忱, 陈娜, 杨雁冰, 袁荃

2021, 42(11):  3406-3420.  doi:10.7503/cjcu20210510

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二维材料场效应晶体管传感器具有可调的电学性质和高的灵敏度, 非常适合用于构建高性能的传感器, 应用于疾病诊断和环境监测等领域. 核酸适体是一种生物识别分子, 具有特异性强、 稳定性高等优势. 近年来, 核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器在医疗诊断和环境监测等领域取得了显著的研究进展. 本文综合评述了核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器的最新研究进展, 对场效应晶体管传感器的结构及传感原理进行了概括, 详细介绍了二维材料的制备方法以及核酸适体功能化器件的设计原理. 在此基础上, 对核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器在疾病诊断和环境监测领域的应用进展进行了概述, 讨论了核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器面临的一些问题和挑战, 对其发展前景进行了展望.



多指标免疫分析的研究进展

罗成, 彭雅梅, 沈宏, 方群, 潘建章

2021, 42(11):  3421-3432.  doi:10.7503/cjcu20210455

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免疫分析是临床上检测生理相关蛋白质指标的主要方法. 与单一指标的免疫分析相比, 临床体外诊断对多指标的生理相关蛋白质免疫分析有着更为广泛的需求. 通过在固相载体上完成免疫反应的非均相免疫分析具有灵敏度高的优点, 是当前多指标免疫分析的主流方法. 本文按照固相载体的不同, 对近年来的多指标免疫分析系统分别从技术原理、 实现方法、 各自特点等方面的研究进展进行综合阐述. 最后对比总结了不同系统的优势与不足, 并展望了微流控多指标免疫分析在即时检测领域的发展前景.



缺氧响应荧光探针的成像及治疗应用

谌委菊, 陈诗雅, 薛曹叶, 刘波, 郑晶

2021, 42(11):  3433-3444.  doi:10.7503/cjcu20210394

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由于肿瘤内部细胞远离血管, 其氧气消耗量远远超出血液供应量, 因此容易导致肿瘤缺氧. 肿瘤缺氧会引发肿瘤扩散加速、 诱导某些基因过表达及产生药物抗药性等问题. 基于此, 发展性能优异的缺氧响应荧光探针对肿瘤的诊断和治疗具有重要意义. 本文对缺氧响应荧光探针在成像及治疗方面的应用进展进行了综合评述, 介绍了硝基、 偶氮键和醌3种常用的缺氧响应基团, 并探讨了它们在缺氧微环境下的识别机理; 介绍了缺氧响应荧光探针的构建及其在生物成像方面的最新研究成果; 总结了缺氧响应荧光探针在基因治疗、 光动力学治疗、 化学治疗及协同治疗方面的研究进展; 展望了缺氧响应荧光探针在临床诊断和治疗方面的应用前景.



RNA切割型脱氧核酶在致病菌检测中的研究进展

毛瑜, 瞿昊, 郑磊

2021, 42(11):  3445-3456.  doi:10.7503/cjcu20210450

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脱氧核酶是通过体外筛选技术得到的具有催化功能的单链寡核苷酸分子. 随着体外筛选技术的发展, 越来越多的脱氧核酶被筛选出来. 其中, 靶向细菌的具有RNA切割作用的脱氧核酶(RNA-cleaving DNAzyme, RCD)同时拥有分子识别和催化RNA裂解的功能, 且具有设计灵活、 易于制备和修饰、 成本低廉等优势, 在致病菌检测领域获得了广泛的关注和应用, 为致病菌的早期发现和预防提供了全新的分子工具. 本文系统总结了RCD在致病菌检测中的研究和应用, 并对其面临的问题和未来发展前景进行了展望.



功能化核酸适体的筛选及分子识别应用

吉采灵, 程兴, 谈洁, 袁荃

2021, 42(11):  3457-3467.  doi:10.7503/cjcu20210442

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核酸适体是从寡核苷酸文库中筛选获得的一段单链寡核苷酸. 由于能与多种靶标分子高特异性结合, 核酸适体已发展成为一种新兴的分子识别工具, 广泛应用于生物医学等领域. 天然核酸文库有限的化学组成限制了核酸适体的结构和功能, 进而限制了其在分子识别中的应用. 功能化核酸适体通过引入特定的化学官能团使核酸序列具有更丰富的构象和功能, 增强其分子识别能力. 然而, 功能化核酸很难与核酸扩增方法兼容, 因而难以使用传统筛选方法进行功能化核酸的筛选. 因此, 优化筛选方法对于获得具有优异性能的功能化核酸适体至关重要. 本综述总结了功能化核酸适体的筛选方法, 并介绍了其作为分子识别工具在生物医学领域中的应用.



基于分子识别的细菌检测研究进展

张晓荣, 陈岚岚, 胡善文

2021, 42(11):  3468-3476.  doi:10.7503/cjcu20210425

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以抗体-抗原免疫识别、 核酸碱基互补配对识别以及核酸适体-配体识别这3种分子识别方式分类, 综述了近几年基于分子识别的细菌检测研究工作进展, 总结了细菌检测相关研究存在的一些挑战, 并展望了该领域的发展前景.



化学修饰提高核酸适体结合亲和力的研究进展

刘珂, 靳宇, 梁建功, 吴园

2021, 42(11):  3477-3492.  doi:10.7503/cjcu20210292

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核酸适体(Aptamer)是通过体外筛选得到的短单链DNA或RNA寡核苷酸, 具有与抗体相当或更优异的特异性及亲和力, 且具有靶标范围广、 易制备和灵活可控修饰、 免疫原性低、 批次差异性小以及易于运输保存等优势, 为食品、 环境和生物医学等领域提供了全新的分子识别工具, 获得了研究者的广泛关注. 但是目前其商业应用的数量仍有限. 为了增强核酸适体的应用性能, 研究者对核酸适体进行了大量的改性研究. 本文系统总结了核酸适体筛选前、 后采用非共价或共价方式对其进行化学修饰, 以增加核酸适体与靶标的结合亲和力的相关研究进展, 并对未来发展前景进行了展望.



基于核酸适体的外泌体分子识别研究进展

黄玲, 庄梓健, 李翔, 石沐玲, 刘高强

2021, 42(11):  3493-3508.  doi:10.7503/cjcu20210458

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自研究者证实外泌体承担了细胞外RNA等物质的运输功能以来, 关于外泌体来源与功能的研究一直备受关注. 近年来外泌体被发现具有作为疾病生物标志物的潜力, 使得拥有特定表面蛋白以及特定装载物的外泌体成为分析化学领域有价值的检测对象. 从化学本质角度来说, 外泌体的获取与分析需要依赖特异性的分子识别过程. 核酸适体作为分子识别单元, 因其特异性强、 亲和力高、 生物活性稳定、 易于合成和保存、 而且其序列和结构上具有可编程性， 易于设计和修饰, 已成功地用在外泌体相关的生物传感体系中. 本文从外泌体的化学组成及其具有生理、 病理意义的组分出发, 从外泌体通用生物标志物识别、癌细胞来源外泌体的检测及外泌体蛋白谱的分析这3个方面综述了以核酸适体作为分子识别单元在外泌体分析领域的代表性工作, 总结了现有的靶向外泌体的核酸适体序列信息以及应用场景, 阐述了利用化学合成与修饰以及DNA自组装等化学调控手段增强核酸适体分子识别性能的最新进展, 并从适用于外泌体分子识别的核酸适体的筛选以及化学修饰的角度, 对未来的研究方向进行了展望.



研究论文

多色彩可视化半定量检测方法用于COVID-19患者治疗过程中抗体浓度变化的快速监测

陈仲辉, 李金秋, 林伟, 俞柳敏, 涂海健, 陈宇, 蔡宗苇, 林振宇

2021, 42(11):  3509-3518.  doi:10.7503/cjcu20210363

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现场快速定量检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2)抗体对于监测新型冠状病毒感染的肺炎患者治疗过程具有重要作用. 目前, 大多数抗体检测采用基于金纳米粒子的免疫层析定性检测， 但该方法仅表现出一种颜色变化, 无法实现现场快速定量检测. 本文采用特异性刻蚀金纳米棒(Au NRs)的方法, 实现了SARS-CoV-2抗体多色彩可视化的现场快速定量检测. 首先, 将SARS-CoV-2重组抗原固定在96孔酶标板上; 随后, 将辣根过氧化物酶标记的酶标抗体与待测抗体结合, 形成抗原-待测抗体-酶标抗体的复合三明治结构, 且酶标抗体与待测抗体浓度呈正相关; 由于酶标抗体可与3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)发生特异性反应, 生成TMB²⁺, 而TMB²⁺可选择性刻蚀Au NRs, 使得溶液产生丰富多彩的颜色, 即可通过观察溶液颜色变化实现SARS-CoV-2抗体浓度半定量检测. 在最佳条件下, 该方法对SARS-CoV-2 IgM抗体在5.00~200 IU浓度范围内呈良好线性关系, 检出限为1.29 IU, 并具有较高的灵敏度和特异性. 上述方法成功用于COVID-19患者治疗过程中SARS-CoV-2 IgM抗体浓度半定量快速检测.



二氧化硅纳米颗粒表面原位还原银纳米簇电化学发光传感界面的构建与分子识别

王博东, 潘美辰, 卓颖

2021, 42(11):  3519-3525.  doi:10.7503/cjcu20210392

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通过牛血清蛋白(BSA)对二氧化硅纳米颗粒(SiO₂ NPs)表面进行氨基、 巯基功能化, 随后以BSA同时作为模板和还原剂, 原位生成银纳米簇(Ag NCs), 获得显著增强阴极电化学发光(ECL)信号的Ag NCs-SiO₂ NPs复合纳米材料. 结果表明, 当测试溶液中含有L-半胱氨酸(L-Cys)时, 其与传感界面上的Ag NCs发生共价结合作用, 从而猝灭其ECL信号. 基于该原理, 构建了“开-关”型ECL信号响应模式的L-Cys生物传感器. 该传感器检测L-Cys的浓度范围为50 nmol/L~50 μmol/L, 最低检测限达到13.7 nmol/L, 能够实现L-Cys的高灵敏及特异性分析, 有望在生物、 医学等领域得到广泛应用.



多价环状模板法合成交联胶束和类环胶体

张淼, 彭金磊, 刘映, 刘芳君, 马伟, 魏华

2021, 42(11):  3526-3536.  doi:10.7503/cjcu20210370

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通过点击偶联法, 用二茂铁（Fc）修饰环状聚甲基丙烯酸羟乙酯[c-P(HEMA)₅₀]的侧链羟基, 得到多价环状聚合物模板c-P(HEMA-Fc)₅₀, 该模板可通过β-CD/Fc的主客体识别作用, 在Fc位点有序偶联以亲水聚乙二醇（PEG）和硫辛酸（LA）功能化的β-环糊精（β-CD）, 形成具有明显核壳结构的超分子胶束[c-P(HEMA-Fc)₅₀/β-CD-PEG-LA]. 该超分子胶束可通过二硫苏糖醇（DTT）催化的分子内自交联（CL）形成交联的超分子胶束, 作为交联β-CD-PEG-LA的环状胶体前驱体. 与三臂星状聚合物模板相比, 环状聚合物模板的优势在于环状多价结构具有更高的稳定性和空间位阻效应, 以环状聚合物为模板制备的交联胶束和类环胶体的胶束前驱溶液的浓度可显著提高至1.0 mg/mL.



水溶性香豆素荧光底物的制备及在液滴数字式检测中的应用

匡小军, 伊京伟, 方晓霞, 赖东梅, 徐宏

2021, 42(11):  3537-3546.  doi:10.7503/cjcu20210459

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4-甲基伞形酮磷酸酯(4-MUP)是一类重要的荧光底物, 由于具有较高的疏水性, 荧光信号易在液滴间扩散而限制了其在液滴微流控芯片领域中的应用. 本文首先通过修饰7-羟基香豆素-4-乙酸, 制备了具有较高水溶性的新型底物分子7-二羟基磷酸酯香豆素-4-乙酸甲酯; 进而以7-二羟基磷酸酯香豆素-4-乙酸甲酯为底物, 以球刷酶(荷载大量碱性磷酸酶的聚电解质纳米颗粒, SP-AKP)为模式酶, 建立了基于液滴微流控的单SP-AKP数字式检测体系. 结果表明, 该水溶性香豆素荧光底物具有与传统4-MUP底物相似的荧光光谱和酶催化性能. 传统4-MUP酶促荧光产物5 min即在液滴中发生明显扩散, 而该水溶性香豆素荧光底物酶催化后产生的荧光产物7-羟基香豆素-4-乙酸甲酯在24 h后仍未观察到明显扩散现象, 具有优异的抑制荧光扩散性能. 在基于液滴微流控芯片的单SP-AKP数字式检测中, 对SP-AKP的检测限可达29.9 amol/L, 同时有效提升了检测时间的可操作性与数字式信号读取的准确性. 新型水溶性香豆素荧光底物有望替代4-MUP应用于以基于液滴数字式超敏生物检测为代表, 在液滴分区实现酶促反应进行超灵敏检测的众多检测领域中.