摘要：外泌体是新兴的重要癌症生物标志物。有效检测外泌体和外泌体内容物,特别是microRNA (miRNA),对于癌症的诊断和治疗是迫切且具有挑战性的。基于双链特异性核酸酶(Duplex specific nuclease, DSN)的特异性识别和消化能力,我们设计了一个2’-O-甲基修饰的分子信标(2’-O-methyl-modified molecular beacon, omMB),并开发了一个高灵敏度和特异性分析外泌体miRNA的信号放大检测平台。该方法以A375细胞分泌的外泌体为模型,以microRNA-21 (miR-21)为模型miRNA分子,可以检测到低至37.9 pM的miRNA和2 μg/mL的裂解外泌体。同时,与许多已开发的DSN辅助信号放大方法相比,新方法具有较高的特异性,可以区分错配miRNA。总之,这项工作为医学分析、临床应用和疾病诊断中的外泌体检测提供了一种有效的分析策略。

摘要：信号放大技术的快速发展为比率型电化学生物传感器的设计提供了新思路。首先,综述了近5年来多种信号放大技术在比率型电化学生物传感器领域的应用进展;然后,系统介绍了3种不同类型的信号放大应用手段;最后,展望了其在比率型电化学生物传感器的应用前景。

摘要：免疫层析技术由于具有操作简便、快速、灵敏度和选择性好、操作成本低、无需专业技术人员协助等特点,已广泛应用于生物分析、疾病诊断、药物残留检测及食品安全等领域。重点介绍了免疫层析技术的原理、基于免疫标记材料以及免疫测定模式设计的信号放大策略,综述了该技术在生物医药领域的应用研究进展,并对免疫层析技术未来的发展方向以及在即时检测方面的应用价值进行了展望。

摘要：传统信息超表面能对电磁波的幅度和相位做出动态调控,在无线中继中控制电磁波的传播方向,但并不能放大入射波的能量,因此这类超表面的工作距离受限,往往要通过较大的阵面面积来实现信号盲区的有效覆盖。为解决这一问题,提出了一种放大型信息超表面,并通过仿真验证了该信息超表面在2.7~3.1 GHz的宽带范围内具有2 bit的相位调制特性和信号放大能力。同时,通过引入功率分配和功率合成网络,使8个超表面单元组成一个1×8的阵列且只需使用一个放大器,以减少放大器的数量,从而降低硬件成本和系统能耗。仿真结果表明,所提出的放大型信息超表面阵列在宽带范围内同时实现了波束成形和信号能量放大,可应用于基于信息超表面的新型无线中继系统中,为增强无线信号覆盖和减小超表面阵面尺寸提供了一种全新的解决方案。

摘要：设计合成了一种长臂发夹型核酸探针,结合核酸外切酶Ⅲ水解反应建立了一种免标记荧光信号放大高灵敏检测DNA的新方法。当不存在靶DNA时, SYBR Green Ⅰ荧光染料能够嵌入发夹型探针的茎部而发出很强的荧光,而当存在靶DNA并与发夹型探针杂交后,核酸外切酶Ⅲ从杂交产物的3’端开始水解发夹型探针,释放出靶DNA,并触发下一个酶水解反应,同时SYBR Green Ⅰ染料也随发夹型探针水解而释放,导致荧光信号降低,从而实现了对DNA的免标记荧光信号放大高灵敏检测。该方法的检出限低至320 fmol/L,比传统双标的分子信标的方法降低了4~5个数量级,且该方法还具有免标记、简单、快速的特点。

摘要：为了实现油气管道内检测设备实时采集与存储管道阴极保护电流数据的功能,研究了如何实现微弱信号的采集与放大。由于被采集信号十分微弱常达到微伏级,容易引入噪声,设计了信号滤波等预处理方法。针对单个运放芯片无法实现信号的高增益需求,提出了一种信号两级放大的方法,并进行了仿真与验证。该信号放大系统便于集成在油气管道内检测设备中,为阴极保护电流检测提供了一种新手段。相对于阴极保护电流外检方式,内检测方法可以一次性检测整条管道而且耗时更短,缺陷定位更加准确,检测效率更高,检测成本更低。

摘要：建立了一种基于核酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)和碳纳米颗粒(CNPs)的信号放大体系用于卡那霉素(KAN)检测的新方法。合成了水溶性的CNPs,并设计合成了不同序列的DNA,具体包括:卡那霉素适配体(Apt),羧基荧光素标记的信号DNA探针(FAM-DNA)和互补链cDNA。当体系中不存在KAN时,Apt与cDNA可以杂交形成双链DNA,体系中FAM-DNA处于单链状态,Exo Ⅲ不能水解单链DNA;此时,体系中加入CNPs,单链FAM-DNA被CNPs吸附,荧光发生淬灭;在KAN存在下,Apt与其靶标KAN特异性结合,此时FAM-DNA与cDNA杂交形成双链DNA,由于CNPs对双链DNA吸附较弱,DNA探针的荧光不发生淬灭。ExoⅢ可以特异性的从3’-端对FAM-DNA降解,释放FAM荧光团和cDNA,该体系通过"降解-杂交"循环,最终释放出大量的FAM荧光团。由于CNPs对FAM具有较低的亲和力,释放出的FAM不能吸附在CNPs表面,FAM荧光不会发生淬灭,实现荧光信号放大扩增作用。方法线性范围为50~100 nmol/L,检测限为2.5 nmol/L。该方法可用于实际样品牛奶中卡那霉素的检测。

摘要：1839年Edmond Becquerel首次发现了光电效应,自此光致电化学(photoelectrochemical,PEC)蓬勃发展。通常情况下,PEC过程是指有机/无机光电活性材料在光照射下吸收光子,电荷随之发生分离和转移,实现光-电转换过程,界面处产生的电子-空穴对(e^(-)-h^(+))将引起分子或离子的氧化还原反应。光致电化学与生物分析的结合开创了PEC生物分析的新兴领域,PEC生物分析主要包含两个关键要素:光电活性材料和生物识别元件,其中,光电活性材料用于产生检测信号,生物识别元件主要为酶、抗体和核酸等,它与检测目标物相关。PEC生物分析原理为识别元件与其相应的目标物之间发生生物相互作用,引起光电流/光电压的变化,该过程以光作为输入信号,电流/电压作为检测信号,这种不同的能量形式也赋予PEC生物分析低的背景信号和较高的检测灵敏度。目前,PEC生物传感在疾病早期诊断、环境污染物监测、食品安全分析等方面显现出潜在的应用前景。而PEC生物传感器的检测性能很大程度受到材料光电性能的影响,因此,提高材料光电转换和载流子迁移效率是有效提高传感器性能的关键。另一方面,待检测目标物浓度一般为痕量甚至超痕量水平,因此设计高效的核酸放大策略对提高传感器灵敏度也有着重要的意义。本文概述多种光电材料性能增强和核酸信号放大策略,有利于深化对PEC生传感器的理解,为提高PEC传感器分析性能提供方向。

摘要：针对铌酸锂单晶薄膜的压电MEMS振动传感器输出电荷信号微弱而难以采集的问题,设计了一种基于集成运放芯片TLE 2064 CDR的信号调理电路。该电路由电荷-电压转换电路(Q-V)、电压放大电路、前置低通滤波电路和后置高通滤波电路构成,旨在实现微弱信号的采集。此外,利用ACT 2000振动台进行振动实验,通过标准电荷放大器和设计的信号调理电路对压电MEMS振动传感器测试。测试结果表明,所设计的信号调理电路与标准电荷放大器的输出有较好的一致性,可以满足5~130 pC的宽输入电荷的采集。当加载加速度范围为5~20 g时,输出电荷和输入加速度之间的线性度好;在输入加速度5 g,工作频率范围为50~2000 Hz时,输出电荷偏差控制在±1.6 pC内,具有很好的一致性。综上所述,该电路具有集成度高,灵敏度好等特点,在微弱信号采集方面具有很好的应用前景。

摘要：微小RNA(miRNA)作为肿瘤等多种疾病相关的一类核酸标志物,在疾病早期或预后阶段水平极低,需要提高miRNA检测灵敏度。双链特异性核酸酶(DSN)是近年来新发现的一种特异性水解DNA-RNA杂交链中DNA、而对单链RNA不产生作用的核酸酶;利用其酶切特性可导致miRNA循环再利用,从而实现miRNA检测信号放大。目前基于DSN酶切放大效应检测miRNA为一项热点研究,其与等温扩增及纳米材料相结合,主要在DSN介导的比色传感器、荧光传感器、电化学及电化学发光传感器等方面发展出许多miRNA检测新方法,为医学检验工作者提供了极具前景的miRNA技术工具。巧妙设计DNA探针、克服DSN部分局限性、增加新型纳米材料等则是基于DSN酶切放大效应检测miRNA新方法的未来研究发展方向。