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生物医学领域最新进展集锦 | 时空耦合、肿瘤光疗、DNA-蛋白交联

已有 957 次阅读 2019-8-5 12:42 |个人分类:热点研究|系统分类:博客资讯

01HFIP功能化的Co3O4微纳米正八面体/rGO双层传感材料用于化学战剂的检测研究


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基于半导体金属氧化物的气体传感器对特定目标气体的检测一直存在困难,如何提高其选择性、灵敏度和快速响应性能是广大学者关心的话题。此外,化学战剂(CWA)是人类最危险的气体之一,由于其无臭、无色和有毒的特性,被设计成一种无声杀手,能在极短时间内造成大规模杀伤效果。因此,开发具有高灵敏度和高选择性的传感材料以实现对化学战剂的检测意义重大。


近日,哈尔滨工程大学刘婧媛团队报道了一种选择性高、响应迅速的传感材料,用于化学战剂磷酸二甲酯(DMMP)的检测研究。首先以电纺复合纤维为原料,通过直接生长法制备CO3O4微纳八面体,随后用六氟异丙醇(HFIP)功能化处理CO3O4以提高对DMMP气体的选择性。为了提高传感器的导电性,采用了一层rGO作为基层,以制备双层传感材料rGO/Co3O4-HFIP。与单层rGO、CO3O4和双层rGO/CO3O4相比,双层rGO/CO3O4-HFIP对DMMP表现出强大的传感性能,在125℃时对0.5 ppm DMMP气体的灵敏度可达11.8。另外,由于HFIP的疏水特性,rGO/Co3O4-HFIP对DMMP的传感在不同的湿度下维持了很高的稳定性,在饱和潮湿环境下(相对湿度85%),响应效果依然能达到初始值的75%以上。这些结果表明,本研究开发的传感材料在气体传感方面具有巨大潜力。


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阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201901435 



02酞菁-肽共轭自组装体时空耦合整合多种诊疗方式用于肿瘤治疗的研究


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随着现代医学的发展,精准医疗和优化治疗结果成了大众的追求。得益于纳米技术和生物医学的进步,多种成像技术和多种治疗方法结合起来,构成新的纳米治疗平台以获得更好的治疗效果。然而,这些纳米疗法仍存在一些缺点:如系统中的多功能性主要为多组分的联合效应;多个集成步骤具有相应的个体功能,制作过程繁琐,且不可避免地将毒性引入复合物中;多种成像或治疗模式独立存在,缺乏可切换性和可重复性。因此,如何设计安全无毒的单组分纳米材料以及方便智能的可切换开关,整合多种治疗功能以适应肿瘤治疗仍然具有挑战性。


近日,中国科学院过程工程研究所闫学海团队开发了具有时空耦合光活性的简单的酞菁-肽(PF)共轭单组分纳米颗粒用于适应性肿瘤治疗。自组装的PF纳米颗粒具有明确的球形纳米结构、良好的胶体稳定性以及超分子光热效应。重要的是,PF纳米颗粒与细胞膜之间的相互作用能触发光活性的转变,使得从光热疗法(PTT)和光声成像(PAI)到光动力疗法(PDT)及荧光成像(FI)的适应性转变成为可能。与现存的肿瘤纳米疗法相比,本研究具有以下优势:(1)将多种诊疗方法包括PAI,FI,PTT和PDT整合进单一的PF纳米颗粒;(2)PF纳米颗粒的诊疗形式可借助细胞膜巧妙转化,易于实现其全部的治疗潜力;(3)成像引导治疗可以寻找到最佳的治疗窗口,使得以精确方式进行有效的光治疗成为可能;(4)PF纳米颗粒兼具生物良性和无创的特点。基于以上优势,PF纳米颗粒提供了一个灵活多样的策略,将多种诊疗方式以时空耦合的形式进行整合,为局部肿瘤的光疗提供了一条简便、生物相容且有效的途径。作者认为,PF纳米颗粒不但有助于设计新的治疗方法,且在癌症诊断和治疗中具有很好的临床应用前景。

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阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201903322    



03氧化锌超结构增强拉曼散射:电荷转移与Mie共振的协同作用


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表面增强拉曼光谱(SERS)是一种非常有效的探测界面特性和分子间相互作用、表征表面分子吸附行为和分子结构的工具,已成为灵敏度最高的研究界面效应的技术之一。然而,基于半导体的SERS应用中的一个主要挑战是具有大增强因子的SERS有源半导体基片的可控合成,这限制了它们在概念验证之外的广泛应用。


近日,日本关西学院大学Yukihiro Ozaki(尾崎幸洋)团队构建了可显著增强拉曼散射的亚微米尺度球状氧化锌超结构。直径约13 nm的初生单晶体聚集形成直径约220-490 nm的氧化锌颗粒超结构。通过对超结构的尺寸进行工程设计,可以诱发Mie共振,激发表面增强SERS的电磁作用。同时,源于氧化锌纳米晶体初级结构的高效电荷转移(CT)进一步增强了SERS信号,最高的拉曼增强因子可达105。本研究对Mie共振散射近场效应的研究不仅为设计新型SERS有源半导体基板奠定了基础,同时也为高性能SERS有源半导体基片的设计提供了新思路。


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阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201907283 



04微流体液滴中合成的无膜细胞器的动力学研究


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细胞可以通过蛋白质和核酸的液-液分离形成无膜细胞器,为了更好的了解生命过程,了解这些系统的动力学显得至关重要。然而,由于这些细胞器转换性快、动态性高,以及缺乏较短时间尺度上可用的实验工具,相变的组装和拆卸动力学方面的研究仍困难重重。


本研究基于液滴的微流体技术构造轮廓分明的微腔体,从而能够通过混沌对流快速混合试剂,在细胞大小的空间尺度(pL)和以秒为单位的时间尺度上观察核的形成、生长和粗化事件。通过实验设置,作者发现相分离的特征时间尺度随微腔体体积的增大而线性减小。此外,合成细胞器在缺乏网络结构的微腔体中通过重力诱导的聚结粗化作用可以形成一个单独的液滴,而当合成水凝胶基质组装在人工细胞中模拟细胞骨架网络时液滴粗化被阻止。总的来说,这些结果说明了液滴微流控装置是一个很有潜力的模型系统,可以研究无膜腔在秒尺度上的动力学,以及细胞样模型系统中不同生物分子在空间中的分配。


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阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201907278 



05角鲨烷修饰的核苷酸和DNA与含有Lys的肽和蛋白质特异性交联


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蛋白质-DNA相互作用在DNA包装、复制、转录、表观遗传修饰和修复中具有重要意义。


近日,布拉格查理大学Michal Hocek团队合成了角鲨烷修饰的脱氧核苷三磷酸dNTP(dCESQTP),并证明其是引物延伸或反应性DNA探针的PCR合成过程中一种很好的KOD XL DNA聚合酶底物,这是因为角鲨烷基团与酰胺反应可以形成稳定的共价二酰胺。作者发现dCESQ修饰的DNA探针与氨基酸相连的Cy5反应,可以形成荧光标记的DNA。与先前报道的基于还原性的DNA-Lys复合物相比,角鲨烷的修饰及其向稳定的酰胺之间的转变可以在生理条件下(pH 7.4-9)进行,且不需要任何外部试剂的参与,因此具有对DNA、DNA与肽/蛋白质/其他生物分子之间的生物复合物进行合成后标记的潜力,同样也可用于DNA结合蛋白的识别与研究。

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阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201906737 


(本期作者:徐子棋,论文作者对本篇亦有贡献)




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