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食品生物安全检测中生物传感技术的应用剖析
随着经济的发展，我国的食品行业也得到了迅速的进步，食品安全是人们关心的主要问题，因此应努力做好食品安全检测工作。生物传感技术的成本比较低、灵敏度高、抗干扰性强等特点，作为一种比较强的分析工具，生物传感技术已经被广泛的应用到食品检测中，有助于提高食品检测的速度，保证检测结果的准确，使食品的安全性得到保障。
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分子诊断技术在传染病病原体检测中的具体应用分析
传染病能够得到有效防控的条件和前提就是传染病病原体的准确检测,同时传染病病原体的准确检测也是科学给药的基础.但是,原有的病原体分离和培养等方法 无法满足防控疾病和临床诊疗的需求.分析诊断技术在传染病病原体检测中的应用弥补了这方面的空白.该文对新一代的分子诊断技术在传染病病原体检测中的具体应用进行探讨和分析,以期为此领域的广大医疗工作者提供一些有价值的参考和依据.
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一种新型生化需氧量传感器的研制
目的研制快速测定生化需氧量(BOD)的方法.方法应用溶胶-凝胶有机-无机杂化材料,采用包埋法固定异常汉逊酵母菌,制备微生物膜.该微生物膜与氧电极结合制成传感器.传感器测试的佳条件为:pH7.0;28℃;响应时间3～12 min.用该传感器测定了单纯有机物、生活污水及回收率.结果经过对多种有机物测定表明该BOD微生物传感器可监测氨基酸类、糖类等多种有机物,适合于生活污水及某些含醇类、酚类等有机物浓度小的工业废水的测定.微生物膜可连续保存3个月仍能保存其活性的70%.经测定生活污水的回收率在90%～105%之间. 结论这种微生物传感器可成功进行BOD的测定,检测速度快,操作与制备简便,灵敏度高,适用范围广,成本低,易保存,性能稳定,简化了传统的测定分析,具有很好的实用意义.
关键词： 生物传感技术 -
纳米金信号放大石英晶体微天平快速检测己烯雌酚
目的：构建具有高灵敏度和高选择性的石英晶体微天平(QCM)免疫传感器，实现对己烯雌酚（DES）的快速检测。方法利用葡聚糖还原法制备粒径为40 nm的修饰有氨基的纳米金颗粒，将其与DES抗体偶联，制备纳米金-抗体偶联物。将晶片浸泡于5 mmol/L的巯基十一烷酸（MUA）溶液中16 h，用1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐（EDC·HCl）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）活化后，取20μl 2.2 mg/ml的DES完全抗原（DES-HS-BSA），滴加于晶片表面，实现DES-HS-BSA在晶片表面的固定。另取50μl 1 mol/L的乙醇胺溶液（pH 8.5）进行封闭，制备能够特异性识别DES的敏感膜。将QCM免疫传感器作为检测平台对反应条件进行优化，在优化条件的基础上，将10μl 28μg/ml的纳米金-抗体偶联物和10μl 0.032~2.5μg/ml的DES溶液混合均匀后滴加于制备有敏感膜的晶片表面，用QCM免疫传感器进行检测并绘制标准曲线。根据标准曲线方程计算低检出限。对相同浓度的DES及其结构功能类似物进行检测，评估QCM免疫传感器的特异性。结果 DES-HS-BSA的佳固定浓度为2.2 mg/ml；7μg/ml的DES抗体和15 nmol/L的纳米金颗粒为两者的佳偶联浓度；纳米金-抗体偶联物的佳浓度为14μg/ml。在0.16~500 ng/ml范围内，DES浓度的对数值与频移呈线性关系，标准曲线方程为Δf=-24.17 lgCDES+69.72，R2=0.998。该方法的检出限为0.13 ng/ml。DES结构功能类似物不会对DES的检测造成明显的干扰，该传感器具有很好的特异性。结论纳米金信号放大QCM免疫传感器能够快速灵敏的对DES进行检测。
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两种纳米金标记p53抗体探针的制备、表征和性质研究
目的 制备IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP两种纳米金标记p53抗体探针,并对其进行生物学特征表征和性质研究.方法 利用纳米金粒子与蛋白质非共价吸附和与巯基修饰的寡核苷酸以Au-S键共价结合的特点,将辣根过氧化物酶(HRP)直接或通过寡核苷酸链间接标记在纳米金表面,制备两种多功能纳米金生物探针(IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP探针);应用透射电镜、紫外-可见光光谱等对纳米金探针性能进行表征,对纳米金探针表面HRP酶活性进行分析,并通过酶免疫标记技术(enzyme linked immuncsorbent assay,ELISA)优化探针制备条件和比较两种探针标记效率.结果 ①两种新型探针具有良好的单分散性,大小均一,粒径约10 nm;②p53蛋白检测效果对IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP探针制各条件优化结果表明:制备IgG-Au-HRP探针时,HRP分子和p53抗体的佳比例为10:1;制备IgG-Au-DNA-HRP探针时,DNA和p53抗体的佳比例为2.5:1;③HRP分子定量检测显示:一个IgG-Au-HRP探针可标记HRP数量约11个,IgG-Au-DNA-HRP探针可标记HRP数量为20个;④两种探针结合ELISA法初步检测p53蛋白判定IgG-Au-DNA-HRP探针比IgG-Au-HRP探针检测蛋白灵敏度高.结论 两种新型纳米金探针制备简单,可作为一种新型探针应用于微量蛋白的高灵敏检测.
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利用光波导模式光谱生物传感器研究二级结构对固-液界面DNA杂交动力学的影响
目的 探讨探针和靶分子二级结构对基因芯片杂交过程的影响,并完善基因芯片设计方法,提高基因芯片的重复性和特异性.方法 应用二级结构分析软件Mfold设计3对25-mer完全互补的具有不同二级结构的探针和靶分子(P0T0、P3T3、P4T4)及1对尾端有2个碱基错配的探针和靶分子(P4T3).制备醛基化传感器芯片,将终浓度为1、2、5、10、20 μmol/L的探针分别固定在芯片上,与浓度为5μmol/L的N,N'-对羧苄基吲哚三菁(Cy5)标记靶分子杂交,荧光图像扫描仪检测确定佳杂交探针浓度;以佳探针浓度构建芯片,分别与终浓度为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 μmol/L的Cy5标记靶分子杂交,荧光图像扫描仪检测确定佳杂交靶分子浓度;同时用光波导模式光谱生物传感器(OWLS)实时监测其杂交过程.以0.4% SDS和0.1% NaOH分别处理杂交后芯片10、20、30、60 min,荧光图像扫描仪检测芯片再生稳定性.控制靶分子进样速度和杂交时间分别为15 μl/h、7h和180μl/h、0.5h,OWLS测定杂交复合物质量、杂交效率和反应速率.结果 荧光图像扫描结果显示,佳杂交探针和靶分子浓度分别为10、1 μmol/L,传感器芯片构建成功且具有再生稳定性.15 μl/h、7h和180 μl/h、0.5 h条件下,PoTo、P3T3、P4T4、P4T3杂交复合物的质量(ng/cm2)分别为45和30、43和20、40和13、42和18;杂交效率(%)分别为40.9和27.3、39.1和18.2、36.4和11.8、38.2和16.4;杂交7h时的反应速率常数[K,105 L/(mol·s)]值分别为0.465、0.247、0.081、0.247.结论 在一定时间内,探针和靶分子二级结构增多可导致杂交时间延长,杂交速率和效率降低.应用OWLS成功建立了一种研究固—液界面DNA杂交过程的新平台,为研究基因芯片的杂交过程提供了一个新方法.
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肽核酸压电基因传感器新型生物信号放大系统的研究
目的在构建好的肽核酸压电基因传感器检测系统上引入"RecA蛋白-互补单链DNA探针"复合体作为新型生物信号放大系统,提高传感器的检测灵敏度.方法压电基因传感器阵列表面先固定上乙肝病毒(HBV)的bis-PNA探针,加入HBV基因组DNA与之反应完全后,加入"RecA蛋白-互补单链DNA探针"与bis-PNA/dsDNA复合物反应.首先分别优化RecA蛋白及ATPγS的浓度,再观察佳条件下传感器检测系统的频率下降值和反应时间.结果当RecA 蛋白浓度为3 mg/ml,ATPγS浓度为12.5 μmol/L时,所引起的频率下降值明显.佳条件下所引起的频率改变为(112.2±12.7)Hz.结论在检测系统中加入"RecA蛋白-互补单链DNA探针"复合体,可有效地提高压电基因传感器的检测灵敏度.
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活细胞非标记检测技术
活细胞成像技术可以实时或在一定时间内观察细胞内部结构和生理过程，能够提供比固定细胞成像技术更加真实可靠的信息。现有的活细胞成像技术多基于荧光成像技术，通过增加荧光基团亮度、减少细胞毒性来获得高信噪比的图像，这些方法对细胞活性会造成一定的影响。现代物理技术的改进使得活细胞非标记成像检测成为可能，本文就活细胞的非标记物理成像技术进行深入探讨，以期为活细胞的非标记检测提供新的方法参考。（中华检验医学杂志，2016，39：801－803）
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生物传感器在分子生物学诊断中的应用
生物传感器是含有生物识别元件与信号转换器的一类传感设备.它便携低耗,操作简单,可以提供快速、实时及准确的结果,因此在分子诊断领域有巨大的应用前景.本文分析了近年来生物传感器在病原微生物的分子诊断、临床药物检测以及分子遗传学诊断等方面的研究应用进展.
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太赫兹光谱技术在细胞及组织检测中的应用
太赫兹(terahertz,THz,1THz=1012Hz)光谱技术作为一种新兴的、无标记、非侵入性的检测方法,已广泛应用于多个领域的研究中.在生物医学领域,THz光谱的独特优势显示了其在实时检测活细胞及组织中有着诱人的发展前景.在细胞检测中,其应用在以下几个方面有了较大发展:细菌细胞的鉴别、肿瘤细胞的鉴定和血细胞的检测.在组织检测中,THz光谱技术显示了其在活组织实时监测和疾病快速诊断中的潜力.并且,将THz光谱及THz成像结合于同一系统能够为组织检测增加敏感性并提供更加综合性的信息.然而,一些技术瓶颈的存在是实现THz波谱技术应用于临床亟需解决的问题.本文着重介绍了太赫兹波谱技术在细胞及组织检测中的应用现状,进一步讨论了面临的挑战及机遇,以期加速其在临床的实际应用.
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微流控生物传感器及其分子诊断应用
近几年随着材料科学、微电子机械系统迅速发展,推动着检验医学的仪器设备向小型化、集成化、自动化的方向发展.而结合了微流控技术和生物传感器技术的微流控生物传感器的蓬勃发展格外引人瞩目,有望成为检验医学未来应用的一项重要的科学技术.本文就微流控生物传感器特点、技术原理及在分子诊断的应用进展和问题做一简要介绍.
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肠致病性大肠埃希菌比色检测的适配体生物传感器研究
目的 结合纳米技术,构建一种可以快速比色检测肠致病性大肠埃希菌的适配体生物传感器.方法 对已有的适配体序列进行截短设计,将截短后的适配体通过酰胺化反应修饰到PDA纳米囊泡的表面,实现生物传感器的组装.利用适配体与LPS间特异性结合和结合后引起PDA纳米囊泡的颜色变化和比色响应值(CR)改变来定性或定量检测溶液中的肠致病性大肠埃希菌.并通过透射电子显微镜对PDA纳米囊泡与肠致病性大肠埃希菌之间的作用进行验证.结果 成功获得具有结合肠致病性大肠埃希菌功能的适配体截短序列;成功构建可以快速比色检测肠致病性大肠埃希菌的适配体生物传感器,并经透射电镜证实.其不需要特殊仪器,操作简便,检测时间短,仅需30 min;灵敏度较高,检出限为105 CFU/ml,线性范围为105～108CFU/ml;稳定性高,对106 CFU/ml菌液检测的相对标准偏差为6.08%;特异性强,对肠致病性大肠杆菌0111的检测的特异性为100%.结论 本研究成功构建了肠致病性大肠埃希菌适配体生物传感器,实现对肠致病性大肠埃希菌的快速比色检测.
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分子诊断技术在传染病病原体检测中的应用
传染病病原体的准确检测是传染病有效防控的前提，也是合理用药的基础。然而，传统的病原体分离、培养等诊断方法不能完全满足临床治疗和疾病控制的需要。新发展的传染病分子诊断技术可有效弥补传统方法的不足。本文就新一代测序、核酸扩增、生物芯片和生物传感等传染病分子诊断新技术及其应用研究进展进行综述。
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两种不同类型起搏器传感器对情绪刺激频率适应性反应的比较
目的 比较闭环式传感器与体动加速度传感器对情绪刺激引起的频率适应性反应.方法 共91例患者植入Biotronic Protos起搏器,术后1个月,先后将起搏器程控为闭环式刺激方式(CLS)及体动加速度刺激方式(DDDR或VVIR),在相同情绪活动下,比较两种传感器引起的起搏频率改变.结果 91例患者中,28例起搏比例>75%,并有正常思维能力者纳入研究对象,在情绪试验2、4、6及8 min时间,CLS及体动加速度传感器引起的起搏器频率变化分别是(69.6±4.5)比(63.2±3.2)次/min,(77.6±6.1)比(65.9±5.1)次/min,(75.9±5.6)比(64.6±4.0)次/min及(69.1±5.4)比(66.2±5.0)次/min,各组配对比较差异均有统计学意义(P<0.001).结论 闭环式传感器对情绪刺激引起的起搏频率变化明显大于体动加速度传感器.
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Ⅱ型内漏连续测压动物模型的建立
目的 采用有线压力传感器结合补片,建立腹主动脉瘤腔内修复术后Ⅱ型内漏连续测压动物模型.方法 家猪9只,随机分为实验组6只,对照组3只.建立腹主动脉瘤模型时实验组保留肾下第2、第3对腰动脉作为反流动脉,对照组结扎上述动脉.对家猪行腔内修复术,在主动脉植入人工血管支架.CT血管造影寻找内漏,造影排除Ⅰ型和Ⅲ型内漏.有线压力传感器测定隔离腹主动脉瘤内压力,通过对比实验组和对照组动脉瘤内压力变化,评价实验组Ⅱ型内漏效果.结果 9只家猪成功建立腹主动脉瘤测压动物模型.腔内修复术后,CT血管造影证实实验组均形成内漏,腰动脉反流通畅.比较术后与术前平均压的比值,实验组高于对照组(U=0.000,P=0.020).比较术后动脉压与术前平均压的比值,实验组高于对照组(U=0.000,P=0.020).结论 保留腰动脉作为反流动脉可以建立Ⅱ型内漏家猪模型,用有线压力传感器以补片法可以建立腹主动脉瘤腔内修复术后测压模型.
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舌压传感器对屈曲传感器记录吞咽过程中喉部运动波形的影响
目的 研究吞咽过程中舌压传感器的应用是否对屈曲传感器所记录的喉部运动波形产生影响.方法 选取12名健康成年男性为受试者,嘱所有受试者端坐位吞咽5 m1水,比较同一受试者在同时贴附属曲传感器和舌压传感器以及仅贴附属曲传感器而不贴附舌压传感器两种情况下吞咽屈曲传感器的记录参数.结果 统计显示,无论贴附舌压传感器与否,屈曲传感器所记录吞咽过程中喉部运动波形的同一标志时间点彼此之间的差异均无统计学意义(P＞0.05),而且屈曲传感器记录的喉部运动各时期持续时间也不因贴附舌压传感器而发生变化(P＞0.05).结论 吞咽时舌压传感器的贴附不影响屈曲传感器记录的喉部运动,为将来同步应用舌压传感器和屈曲传感器测定吞咽过程中舌压生成与喉部舌骨运动生理协同性研究提供了基础.
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健康成人吞咽液体过程中舌压变化的研究
目的 研究健康成人生理性吞咽液体过程中的舌压变化规律,为临床评估吞咽功能和诊断吞咽障碍提供可能.方法 13名健康成年男性(24～31岁)志愿者直立坐位吞咽5 ml水,用舌压传感器测量吞咽过程中舌与硬腭中线前、中和后部以及硬腭两侧后部接触产生舌压的变化,同时将麦克风记录吞咽音的发生时间做为参考时间.比较吞咽时各位点舌压变化相关参数.结果 正常吞咽时,硬腭中线上舌压由前向后逐渐发生[(-0.40±0.22)s、(-0.36±0.21)s、(-0.24±0.18)s],硬腭两侧后部舌压[(-0.38±0.23)s、(-0.40±0.23)s]与硬腭中线前部舌压产生时间相似(P＞0.05);以上各位点舌压峰值出现时间[(-0.12±0.24)s、(-0.16±0.22)s、(-0.13±0.21)s、(-0.16±0.23)s、(-0.17±0.23)s]接近(P＞0.05),且早于吞咽音发生时间(P＜0.05),舌压消失时间接近[(0.32±0.23)s、(0.27±0.21)s、(0.23±0.16)s、(0.33±0.31)s、(0.33±0.29)s](P＞0.05),且晚于吞咽音发生时间(P＜0.05).无论是舌压持续时间、舌压峰值时间、舌压回落时间、舌压峰值及舌压积分值,均是腭中线后部的数值小,而腭后部双侧上述参数相似(P＞0.05).结论 吞咽时舌与硬腭接触各位点产生的舌压存在精确协调性;舌压传感器为无创简单评估吞咽功能和诊断吞咽障碍提供了可能.
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基于面阵CCD的便携式上转换发光免疫层析检测系统
目的 为实现上转换发光免疫层析试剂卡检测仪器的便携化,进一步提高对弱信号检测的精密度,研制基于面阵电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)成像方法的上转换发光免疫层析试剂卡的便携式检测系统.方法 以面阵CCD为光电探测器,以波长980 nm、输出功率300 mW的半导体激光二极管进行区域辐照激发,在利用匀光镜改善激光辐照均匀性基础上,进一步通过参考光校正算法消除激光辐照不均匀的影响,使辐照不均匀引入偏差＜1％.结果 结合CCD曝光时间可调特性,该系统信号探测的综合动态范围可达106 dB,对于接近检测限的弱信号试剂卡的检测精密度可达1％;实际样品检测结果表明,测试T/C值与目标物浓度线性相关系数达0.998.结论 该系统相对传统检测仪器,无机械运动机构,体积小,可校正试剂自身分布不均匀性,且检测精密度高.
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军用生物技术发展与未来战争生物化趋势
军用生物技术作为新兴技术领域,不断拓展武器装备的概念内涵,成为武器装备变革的重要推动力量.近年来,军用生物技术在合成生物、脑机接口与脑控、生物材料与仿生机械、生物燃料、生物电子与生物计算、非致命性武器等领域不断取得突破,并将催生新的作战样式和作战理念,推动未来战争中武器装备的生物化、作战力量的生物化以及作战样式的生物化.
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不同粒径的Au纳米粒子对 SPR 技术定量分析灵敏度的影响
目的 通过比较不同粒径金纳米粒子(Au NPs)对表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)系统信号放大的影响,筛选适粒径的Au NPs,从而建立一种新的SPR方法用于猕猴血清中西妥昔单抗(C225)定量分析.方法 利用柠檬酸还原HAuCl4法自行制备3种粒径Au NPs并分别与羊抗人IgG进行偶联,将偶联物引入BIAcore系统进行SPR信号采集,筛选适粒径的Au NPs,进而利用BIAcore系统建立猕猴体内C225定量分析标准曲线.结果 自行制备的Au NPs形状相对圆润,大小均一.几种粒径的Au NPs均能引起SPR信号放大,但粒径不同则SPR信号放大情况不同,其中10 nm Au NPs的SPR信号放大作用为明显.结论 将特定大小的Au NPs引入SPR定量分析系统能够显著提高SPR信号强度,从而进一步提高SPR定量分析灵敏度.
