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生物芯片技术及其在食品安全中的应用——访中国检验检疫科学研究院食品安全研究所副所长陈颖
生物芯片的概念早由Fodor等研究人员于1991年在
杂志上提出,其名称是引自计算机芯片,含意则是来自集成电路的元件缩微化和大规模集成,即将过去通常为单一探针的生物传感器缩微并集成在一起(实质是在一个微小的载体表面点阵排布了大量的可寻址的生物分子),通过核酸,蛋白分子之间或与其配体之间的亲和反应(反应产生的光信号、电信号或磁信号会被检测仪器记录,并转化为数字信号输入计算机,计算机软件会自动分析、解读实验结果),实现对生物大分子的分析. -
现代技术在食品检测领域的应用
食品的安全关乎百姓的生活质量,对于百姓的重要性不言而喻。随着生活水平的逐渐提高,人们对食品安全的要求也越来越高。近年来,食品安全事件屡有发生,从欧洲的疯牛病、二恶英到国内发生的苏丹红、瘦肉精和三聚氰胺等事件让人对食品安全产生不少担忧。因此,加强食品检测刻不容缓,重要的是不断加强食品检测技术。传统的检测技术已无法满足现代食品检测要求,要将现代生物分子技术应用到食品检测领域才能让食品的质量更安全,使百姓的生活更有保障。现代生物技术应用在食品检测领域也已有一定成果,本文围绕实时荧光定量PCR技术、核酸探针技术、近红外光谱技术、生物芯片技术等技术在食品检测领域的应用及其优缺点进行介绍。
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海藻糖在饮料中的应用优势及研究进展
海藻糖是两个葡萄糖分子以α,α-1,1键连接成的非还原性双糖,初由Wiggers从黑麦的麦角菌中分离得到,后来在多种动植物和微生物中均发现了海藻糖的存在,如藻类、酵母、真菌、细菌、虾等。海藻糖是一种贮藏性碳水化合物,具有独特的生物分子及细胞保护功能,《Nature》杂志发表了海藻糖的专文之后,海藻糖便有了“生命之糖”的美誉。基于海藻糖的保湿性、低甜度、不致龋齿等特性,近年来海藻糖在食品、医药领域以及化妆品方面的应用愈加广泛,其生产技术和应用研究也颇受研究者的关注。
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液态芯片技术及其应用
液态芯片(liquid array)或液相芯片(liquid chip)也称悬浮芯片(suspension array),是20世纪70年代美国Luminex公司研制出的新一代生物芯片技术,利用带编码的微球体作为载体,流式细胞技术作为检测平台,对核酸、蛋白质等生物分子进行大规模测定.
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中药与食物成分之间的抗氧化协同作用
由于正常生理活动或氧化压力过剩,人体内会不断产生活性氧自由基.自由基可与人体内的DNA、蛋白质、脂肪等生物分子发生反应,导致细胞损伤,引起心血管疾病、癌症和衰老等退行性疾病[1,2].大量人群和其他实验研究表明,采取有效预防手段,特别是合理服用抗氧化剂或自由基清除剂,均可在控制这些疾病的发生与发展中发挥良好的预防作用[3].
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分子剂量(moleculardosimetry)
利用生物分子(通常为生物大分子)结构与功能的改变作为指标,可以判断与之作用的其他分子发生一定效应时的量,此即分子剂量。通常应用于环境诱变和化学致癌等研究领域,指DNA或基因受化学物攻击后形成多种形式的永久性损伤、加合物和突变,通过测定它们的类型和发生频率等,可得出分子剂量数据。分子剂量与接触剂量不同,前者反映一个化学物真正起生物学效应的剂量,后者则不是。故分子剂量对于环境因子危险性评估具有重要意义。
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生物标志物(biologicalmarker)
能够反映致病因素或毒物从暴露到效应过程各个环节性质的特异性生物分子,如DNA、蛋白质、酶、脂质、糖类等。生物标志物的确定和检测是流行病学研究中的关键问题,因为这种确定和检测可被用来进行病因探讨、危险因素的评价、致病因子致病机理的研究、人群易感性评估、疾病流行规律的掌握、疾病防治措施的研究和评估等。 生物标志物大致上可分为两大类,一类是根据表型和基因型的特点分为表型生物标志物和基因型生物标志物,前者包括蛋白质、多肽、脂质、糖类和其他在血清和体液中可检测到的特异性分子,后者主要包括基因类型及突变型、DNA加合物、DNA多态性等;另一类是根据致病因子作用机体的过程,可划分为暴露生物标志物、作用生物标志物、效应生物标志物等。随着分子生物学理论和技术的深入发展,研究生物标志物的技术手段日趋先进、完善。现可用先进的核酸研究技术、蛋白质研究技术、酶学研究技术、免疫学研究技术等检测和研究生物标志物。
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屈伸位颈椎MR扫描对颈椎管狭窄程度的研究
目的:研究颈椎管狭窄者在颈椎屈伸位下椎管狭窄程度的变化.方法:30例颈椎管狭窄,男13例,女17例;年龄28~66岁,平均39岁.颈椎椎管矢状径10mm以下即绝对狭窄者12例,颈椎椎管矢状径10~12mm即相对狭窄者18例.均行中立、前屈、后伸位MR扫描,获取MR图像后评价颈椎管的狭窄程度和颈髓受压情况的变化.结果:颈椎管狭窄者在后伸位上出现颈椎管狭窄加重19例,较前屈位8例明显多(P<0.05).结论:对于颈椎管狭窄的影像学诊断,屈伸位颈椎MR扫描可较好地补充常规中立位MR检查,而且后伸位MR较中立位和前屈位更具敏感性.
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生物芯片、生物信息学与高通量中药活性筛选
药物筛选是一个采用适当方法与分析手段对候选物质药理活性评价的主动寻找药物的过程.高通量筛选技术是20世纪80年代后期形成的寻找新药的高新技术,其有3大技术支持,即组合化学、遗传学和高通量筛选,分别为新药开发提供新化合物源,新的作用靶标和大规模的筛选方法.后两者相辅相成,构成较为完整的筛选体系,即基于疾病机理,选择特定生物分子作为靶标的高通量筛选.目前机理筛选一般有两种模式,一种是直接检测化合物对生物大分子如受体、酶、离子通道、抗体等的结合及作用;另一种是检测化合物作用于细胞后基因表达(尤其是mRNA)的变化.不论何种筛选模式,其关键问题是药物靶标的确定和筛选效率的提高,生物芯片及相关技术的出现将在药物筛选的关键问题上发挥巨大的作用,不仅可促进药物基因组学的发展,尤其是对中药活性物质的筛选和方剂作用原理的研究提供有力的技术支撑.
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针刺治疗烟雾病一例
烟雾病是一种原因不明、慢性进行性的脑血管闭塞性疾病,主要表现为单侧或双侧颈内动脉远端大脑中动脉和大脑前动脉近端狭窄或闭塞伴脑底部和软脑膜烟雾状、细小血管形成.临床表现主要有脑缺血、脑出血及癫痫等.该病于1961年在日本发现.因脑血管造影显示的异常细小血管形似烟雾,在日语中"漂浮的烟雾"发音为moyamoya,因此Suzuki和Takaku于1969年用"moyamoyadisease"命名该病.对曾诊治的1例烟雾病报道如下.
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一类潜在的新型佐剂--含CpG基序的寡核苷酸
DNA是生命的遗传物质,已是不可争论的事实,可是DNA作为信号分子的观点就不容易被理解.相继有文献报道了细菌DNA,而非脊椎动物DNA,具有免疫激活的效果[1-4].含有CpG基序的寡核苷酸(ODN)具有以下免疫效果:诱导B细胞增殖、分化,免疫球蛋白诱生和分泌,抗诱生的细胞凋亡[5,6];诱导单核细胞分泌IL-12以及其他的细胞因子[7,8];并且活化自然杀伤(NK)细胞的裂解活性和干扰素(IFN-γ)分泌[2,4,9-11].研究人员推测:针对CpG ODN所产生的迅速的免疫激活反应,可能是由于宿主识别微生物分子特异的结构模式,而唤醒了机体先天性的免疫保护机制.由于CpG ODN特异的免疫激活机制,引起了研究人员的极大兴趣,取得了许多新的研究进展,显示出CpG ODN作为一类新型的免疫佐剂的潜在可能性.
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生物芯片技术在生命科学基础研究中的作用
所谓生物芯片(Biochip)即应用于生命科学和医学领域中作用类似于电子芯片的器件.它可以对生物分子进行快速并行处理,把生命科学中许多不连续的过程如样品制备、化学反应和结果检测等步骤移植到芯片上并使其连续化和微型化.其突出特点是信息量大,处理速度快.正是由于这些特点,使得生物芯片有着非常广阔的应用前景.它的应用范围涉及生命科学基础研究、疾病诊断和治疗、药物筛选和新药开发、食品卫生监督、司法鉴定、国防、航天航空等领域.生物芯片作为一种操作平台,人们利用它可以开展许多工作,这和计算机中的Windows操作平台一样,人们可以在它的基础上进行各种操作和开发.
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系统生物学--从生物分子到机体反应过程
目录一、后基因组时代二、老生常谈的问题--定量问题三、模型与模拟四、从何着手五、结论2003年9月15日,美国国立卫生研究院(NIH)的官方网站上发布了这样一组消息和相关评论(Changing the face of biology: NIGMS funds centers of excellence at Harvard and MIT seeking to unravel the complexities of living systems. http:∥www. nigms.nih. gov/news/releases/complex_centers-2003. html):NIH将在今后的五年年中设立两个总量约3100百万美元的特别基金用来资助哈佛大学(Harvard)和美国麻省理工学院(MIT)各自建立一个具有试点性质的研究中心(Center of Excellence).
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生物序列比对算法与图形硬件加速研究
探索准确、高效、低成本、通用性并存的生物序列比对方法.将点阵图算法、启发式算法等各种序列比对算法中准确性高的动态规划算法在计算机中实现,并通过流模型将其映射到图形硬件上,以实现算法加速;通过数据库比对搜索实例,进行比对时间和每秒百万次格点更新(MCUPS)性能值评测.结果表明,该加速算法在保证比对准确性的同时,能较大地提高比对速度.与目前快的启发式算法相比,比对平均加速为18倍,高加速可达28倍.
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碳纳米管原子力显微镜探针对生物样品高分辨率成像的研究
本研究将碳纳米管安装到原子力显微镜的标准硅探针上,制备了碳纳米管原子力显微镜针尖,运用其对生物样品进行高分辨率的成像研究,成功地获得了DNA的精细结构和G型免疫球蛋白(Immunoglobulin-G, IgG)的Y形结构,这用传统的原子力显微镜针尖是无法获得的.
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基于DNA的无机纳米材料组装
纳米材料由于其独特的光、热、电、磁学性质,已数年持续成为研究热点.而生物分子,包括多肽、核酸适配体、蛋白质以及DNA,与纳米材料间的相互作用也引起了国内外研究工作者的持续关注.而利用生物分子的高度选择性和特异性来诱导纳米材料组装,对于构建纳米结构单元的器件和实现纳米材料的周期性组装,成为获得有序的纳米结构为有效的方法之一[1],也已经成为纳米科技领域所面临的巨大挑战[1-3].
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河北省磁县食管癌高发现场生物样本库建立与管理
肿瘤组织生物样本在肿瘤的研究中扮演着重要的角色[1],生物样本库包括生物样本实体、生物分子及样本相关临床资料等综合资源,对于开展人类疾病预测、诊断、治疗研究具有重要的作用.转化医学的兴起和发展对生物样本资源的迫切需求与日俱增[2-3].在我国已有多家单位建立了不同规模、不同类型和不同管理与应用方式的组织和血液样本资源库[4-8].本文对磁县生物样本库的建设和管理进行介绍.
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荧光原位杂交技术在组织芯片中的应用
荧光原位杂交( FISH)是原位杂交技术的一种,不仅可以检测多个靶序列存在与否,还可以显示其存在的位置,它具有敏感度高、特异性强、无创性等优点。组织芯片技术具有体积小,信息含量大,一次性实验即可获得大量的结果,因此在建立疾病特别是肿瘤生物分子文库方面是一个强有力的工具,具有广阔的应用前景[1]。我们以检测HER2基因为例将FISH检测技术应用在组织芯片中,希望能为科研及临床工作者提供一些参考价值。
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液相芯片技术及其在炎症性疾病中的应用
液相芯片技术诞生于20世纪90年代中期,由美国Luminex公司研制,是集合流式细胞、激光、数字信号处理及传统化学技术为一体的新型生物分子检测技术.该技术使用荧光编码的聚苯乙烯微球作为特异性反应的固相载体,通过偶联试剂的作用,将蛋白质、寡核苷酸、小分子肽类及脂肪偶联到微球的表面构成不同的检测探针.
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溶酶体贮积病累及心脏的临床表现
溶酶体是一种细胞器,其内含有60多种酸性水解酶,这些酶发生数量或功能异常时就会导致特定生物分子不能被正常降解,从而贮积在组织细胞内,引发一系列疾病统称为溶酶体贮积症(lysosomal storage disease,LSD)[1]。 LSD 的心脏受累比较常见,对患者预后有重要影响,本文将对几种主要累及心脏的LSD的临床特点进行总结,提高对这些疾病的认识。