生物传感及光谱成像(下)：光谱质谱联合与原位实时
2023年7月16日，第22届全国分子光谱学术会议暨2023年光谱年会召开的第二天，在生物传感及光谱成像专场的下午半场，专家们继续带来荧光纳米探针，光声成像，分子诊断，纳米酶，多功能流式，设计和表征MOFs材料，微流控，原位光谱，光谱和质谱联合分析等领域的精彩报告。
报告人：山西大学 阴彩霞教授
报告题目：荧光探针化学生物学
针对荧光探针的难点，阴彩霞教授课题组发展了一系列级联反应的探针与目标反应机制。首先是去甲肾上腺素特异性标记的新策略，创新使用了NE荧光探针特异性标记，优化反应位点，提高响应速率，实现神经递质释放-再摄取同步可视化。此外，发展点击级联生物硫醇定向识别的新方法，解决细胞器靶向探针脱靶问题。还探索了生物硫醇代谢示踪的新应用，开发荧光探针可视化动态示踪工具，采用动态级联的亲核加成反应，实现生物硫醇多种氧化态的多色示踪。
报告人：广西师范大学赵书林教授
报告题目：基于光声成像引导的疾病可视化诊断
赵书林教授首先介绍了光声成像技术的特点，随后介绍了近年的工作，包括：硫烷硫激活的光声成像探针的合成及用于急性脑缺血的脑内原位可视化精准诊断；硝酰基激活的荧光-光声双模探针的合成及用于体内关节炎的原位可视化精准诊断；多硫化物激活的光声探针的合成及用于药物诱导肝损伤的体内原位可视化诊断，O2*-激活的多光谱光声断层扫描成像(MOST)探针的合成及用于药物诱导肝损伤的早期原位可视化无创诊断；・OH激活的手性分子介导的纳米探针及用于光声成象引导下对急性肝炎的精准诊断和治疗；仿生纳米酶触发的光声成像用于糖尿病综合征的原位视觉诊断和实时监测治疗效果；去甲肾上腺素激活的近红外荧光-光声双模式成像探针用于抑郁症的脑内原位可视化精准诊断和药物干预示踪。
报告人：北京师范大学那娜教授
报告题目：荧光纳米材料的设计及诊疗检测新策略
那娜课题组发展了基于核酸扩增的体内精准检测，先设计为球状，后为提高运输设计纳米注射器细胞内扩增双检测与基因治疗；为进一步提高负载效率，设计siRNA-Templated 3D框架核酸纳米材料。后进一步发展框架核酸材料的矿化，用计算机辅助设计了ssDNA多功能纳米机器人体内诊疗。接下来尝试超分子材料，设计了基于siRNA的主客体超分子自组装纳米材料。如何监测诊疗过程？课题组发展了常压质谱法进行诊疗过程监测。如，构建近红外荧光探针进行生物传感诊断体系研究中，用质谱进行了在线监测，并探究了H2S传感器探针的机理。接下来运用质谱，开展化学动力学治疗过程跟踪及治疗机理研究，纳米酶的肿瘤治疗过程变化及机理研究。课题组发展了基于电喷雾的纳米诊疗材料的毫秒级快速合成方法，并应用细胞成像和活体成像中。
报告人：天美仪拓实验室设备 （上海）有限公司市场工程师孙玉琳
报告题目：爱丁堡分子光谱家族5系列在材料分析领域的探索
孙玉琳首先介绍了5系列的概况，然后分别介绍几款产品。首先是DS5实时双光束紫外-可见分光光度计，介绍了其在纳米材料方向的应用。其次是FS5一体化瞬态、稳态荧光光谱仪，介绍了其在发光材料方向的应用。介绍了RM5一体化全自动共聚焦显微拉曼光谱仪，及其在二维材料方向的应用。近年天美还推出了IR5傅里叶变换红外光谱仪，孙工分享了IR5在生物材料、发光材料方向的应用。
报告人：复旦大学卢建忠教授
报告题目：多组分microRNA 检测方法
卢建忠教授首先介绍了microRNA的研究背景。为提高检测灵敏度，人们设计了多种方法。接下来介绍Luminex多功能流式荧光技术（液态芯片系统）及其原理。课题组发展了基于信标的多组分检测技术，设计微球种类/报告分子进行SA-PE筛选。后发展目标启动表面标记技术，设计了三组分检测方法，该方法具有三个数量级，检出限达0.1 pM。又发展了基于核酸外切酶保护的miRNA多组分流式荧光检测，基于催化发夹自组装的miRNA多组分流式荧光检测，基于TSA和Exo I的miRNA检测的turn-on方法等。课题组亦结合LC-MS法来检测miRNA。
报告人：四川大学化学学院 李峰教授
报告题目：分子诊断探针热力学与临床应用研究
李峰教授介绍了课题组的三大方向，报告介绍如何利用热力学指导诊断探针设计，主要问题是浓度窗口。肿瘤液体活检中，单碱基突变造成的自由能变化微小，在临床中丰度极低易被高丰度核酸干扰。如何消除高浓度？方法是设计探针，检测发生在狭窄有效的浓度窗口。课题组开发均衡探针技术并构建热力学模型。根据数学模型来精准优化探针灵敏度和特异性。设计探针后检测肺癌临床样本，与NGS、数字PCR技术比对，证明准确率高、漏检率低，且成本更低，课题组还开发了DNA分子天平，配体数据库等。接下来探讨了温度对突变检测探针的影响，基于热力学模型研究突变检测探针的温度窗口，发现反应熵的作用，从而设计调控探针混乱度来调控分析性能，用于肺癌组织样本检测后，证实了其鲁棒性。此外还介绍了蛋白方面的高灵敏度检测探针，并举例了COVID-19流行中，肾移植患者注射疫苗后是否产生抗体的高灵敏度检测技术，这比常见ELISA的检测灵敏度高一万倍。
报告人：西南大学化学化工学院黄玉明教授
报告题目：基于纳米酶的光谱分析方法研究
黄玉明教授首先简介了纳米酶的研究背景，课题组主要研究类氧化酶。首先介绍CoNx-NC类氧化酶特性及其用于乙酰胆碱酯酶的检测。合成该类氧化酶材料后用XRD、电镜等技术表征，并研究其活性和动力学。课题组还发展了掺V调控Co@NC空心纳米笼，并研究了其酶活性和应用。在初步检测没食子酸后，构建了比色传感阵列鉴别5种多酚类化合物。小结来看，CONx-NC是一类优良的类氧化酶，V掺杂可有效调控Co@NC的酶活性，MOFs是构建特异性纳米酶的理想前体。
报告人：上海工程技术大学尹学博教授
报告题目：多发光金属有机骨架设计及化学测量应用
尹学博教授简介了多发荧光MOFs的设计策略，如金属离子-配体共同发光，课题组采用了双配体策略，实现了对次氯酸根、Cu离子等的检测；设计了主客体双荧光发射MOFs如Ru@MIL-NH2，可选择适当的波长同时检测水、醇，实现全范围的检测。进一步用柔性MOF呼吸作用，利用罗丹明B实现客体分子的包埋和避免泄露。利用Eu3+、Tb3+、Dy3+等，设计了多金属发光的多色MOFs。还构建了颜色可调的镧系MOFs凝胶，多配体发光发色的MOFs，通过混合MOFs实现多荧光发射等。利用MOFs，课题组研究了发光机理，通过引入N来调控AIE结构形成MOFs，发现了发光增强和蓝移，课题组提出“配位诱导发光“概念，与聚集诱导发光同属”旋转受限发光“。
报告人：天津理工大学王铁教授课题组薛振杰
报告题目：基于纳米组装传感芯片的体外检测
薛振杰简介了研究背景，该领域的关键问题是：如何构建使用寿命长、批次间差异小、检测灵敏度高的纳米传感器芯片。课题组通过调控纳米组装材料的结构，实现结构可控、尺寸均已、功能可调。首先是用仿生结构提高纳米传感芯片稳定性；打印高度有序的纳米组装传感芯片；用拉曼对喷墨打印组装传感芯片的检测重现性验证，证明实现了良好的批次重现性。课题组还构建了功能组装结构，提高传感芯片的检测灵敏度。构建纳米组装桥结构传感芯片，实现了呼出冷凝液中甲型流感病毒的高灵敏度检测。小结来看，课题组提出了界面交错组装结构力学增强机制，构筑长效传感芯片；调控纳米粒子振颤时间，制备了高度有序组装传感芯片，实现高重现性检测；设计了纳米组装桥结构，增强界面传质，提高检测灵敏度。
报告人：东北大学 徐章润教授
报告题目：基于微流控芯片的肿瘤转移关键调控分子的原位实时检测
徐章润教授首先介绍了肿瘤转移关键调控分子研究的背景。课题组将SERS探针、荧光探针检测与微流控芯片相结合，构建便捷的肿瘤细胞转移和转移过程实时检测的平台。首先构建级联扩增荧光纳米探针并评估其性能。为了探究肿瘤转移过程中端粒酶含量变化，构建了用于筛选高转移潜能细胞的微流控芯片，该芯片上形成稳定的浓度梯度，适宜细胞生长。利用芯片筛选转移能力不同的细胞，并进行端粒酶荧光成像。课题组还进一步考察细胞表面PTK7表达，并用于分析不同细胞的迁移能力，设计了修饰PTK7靶向适配体离子的SERS纳米探针，并用于多种癌症细胞的研究。还构建了SERS生物传感器检测细胞通讯过程中，MMP-9的动态变化，考察内皮细胞和乳腺癌细胞共培养条件下对MCF-7的迁移能力的影响，为研究MMP-9在肿瘤转移中的作用提供实时信息。
报告人：安徽医科大学韩珍珍副教授
报告提目：基于微流控与谱学分析的外泌体检测及在临床研究中的应用
韩珍珍副教授介绍几方面的工作，首先是血浆外泌体的SERS和MALDI TOF MS结合分析；MALDI-TOF MS分析血浆外泌体评价骨肉瘤肺转移，再结合LC-MS/MS蛋白质组学分析，可以筛选生物标志物。课题组开发了基于切向流过滤的微流控芯片用于高效纯化血浆中的外泌体，分离纯化效率高，形貌保持完整。基于微流控芯片和SERS分析血浆外泌体的多种生物标志物，将该策略应用于骨肉瘤的实际分析中，将CD63、VIM和EpCAM用作骨肉瘤的生物鉴定标志物，并评价了其灵敏度、特异性和准确性分别为100%、90%和95%。
报告人：四川大学何娟
报告题目：原位光谱监控纳米多孔骨架材料的制备及其分析应用
何娟首先介绍了原位监测方面的挑战，课题组研制了同轴式介质阻挡放电低温等离子体（DBD）装置，将其于光谱手段一体化进行原位监测。首先是DBD合成镧系MOFs的原位光谱监控，原位荧光信号可判断产物的形成，原位散射指示浑浊度于产率、晶体尺寸有关，可捕获到晶体生长的重要演化过程，还可实现原位形貌分析和原位多色发光的调控。其次是用DBD快速制备与调控共价有机框架材料，如DBD制备MOFs，构建多色发光传感器，DBD后修饰MOFs等。
