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荧光RNA技术在RNA动态可视化研究中的潜力与挑战
以高时空分辨率观测RNA动态是解析其生物学功能的关键。荧光RNA(Fluorescent RNAs, FRs)作为革命性工具,由RNA适配体(aptamers)和特异性荧光染料组成,其工作原理类似荧光蛋白(FPs),却能在活细胞中实现对RNA分子的精准标记。最新研究表明,这类分子探针已突破技术瓶颈,可实现三大突破性应用:单分子追踪揭示RNA转运机制、超分辨率显微镜(如STORM/PALM)解析亚细胞定位、以及正交FRs系统实现多重RNA共定位分析。技术亮点包括:1) 无需基因改造即可标记内源RNA;2) 通过模块化设计兼容不同荧光团(如FAM、Cy5);3) 结合CRISPR/dCas9系统实
来源:TRENDS IN Cell Biology
时间:2025-06-11
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mRNA设计与LNP(脂质纳米颗粒)制剂的小规模实验室制备技术及其在疫苗与基因治疗中的应用
这项技术方案详细描述了科研级mRNA的全流程制备方法。从优化编码序列开始,通过聚合酶链式反应(PCR)制备线性化DNA模板,随后采用体外转录(IVT)系统合成5'端加帽的mRNA分子。为确保递送效率,创新性地采用微流控技术将mRNA封装至脂质纳米颗粒(LNP)中,形成直径80-100nm的稳定颗粒。转染实验显示,该方案制备的mRNA-LNP复合物在HEK293T等细胞系中可实现>90%的蛋白表达效率。特别值得注意的是,方案整合了毛细管电泳(CE)和纳米颗粒追踪分析(NTA)等质控手段,确保终产物符合疫苗开发与CRISPR-Cas9基因编辑等应用的严苛要求。整套流程仅需标准分子生物学设备,
来源:Nature Protocols
时间:2025-06-11
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高效大片段DNA跨微生物递送新方法CELyTED:无需体外纯化的通用转化技术
在合成生物学蓬勃发展的今天,科学家们正尝试构建包含多个基因甚至完整基因组的大型DNA分子。然而,这些"基因巨构"在溶液中的脆弱性成为重大挑战——就像一根超长的细线容易在流动中断裂,DNA分子也会因流体剪切力而破碎。传统解决方案是将DNA构建过程限制在微生物细胞内完成,但将合成好的大片段DNA转移到目标细胞时,常规的体外纯化步骤又会带来新的损伤风险。这种两难境地促使科学家们寻找更温和高效的DNA递送方法。日本研究人员在《Journal of Molecular Biology》发表的研究中,开发了一种名为CELyTED(细胞裂解技术提供可转化胞外DNA)的创新方法。他们巧妙利用枯草芽孢杆菌168
来源:Journal of Molecular Biology
时间:2025-06-11
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高水分挤压技术结合多糖侧链结构调控提升大豆分离蛋白膜性能研究
在食品工业向可持续发展转型的背景下,合成肠衣的环境负担与天然肠衣的资源限制矛盾日益突出。大豆分离蛋白(SPI)因其优异的成膜性和生物相容性被视为理想替代材料,但传统SPI薄膜存在机械强度低、水蒸气阻隔性差等瓶颈问题。更棘手的是,工业界主流的挤压成型技术在高水分条件下易引发蛋白质相分离,导致薄膜结构缺陷。尽管已有研究通过流延法引入多糖改善性能,但这种方法难以规模化,且挤压工艺中多糖-蛋白质相互作用机制尚不明确。为解决这一难题,中国研究人员在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究,系统考察了不同侧链结构多糖(普鲁兰、甲基纤维
来源:International Journal of Biological Macromolecules
时间:2025-06-11
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综述:真菌对木质素衍生芳香化合物的生物转化:途径、酶及生物技术潜力
Abstract木质素作为地球上最丰富的芳香族生物聚合物,其结构复杂性和顽固性制约了高效利用。真菌通过胞外氧化酶(木质素过氧化物酶LiP、锰过氧化物酶MnP、漆酶)和特异性代谢途径(如β-O-4键断裂)将木质素衍生物(肉桂酸、没食子酸等)转化为中心代谢物或高值产物。尽管真菌木质素降解系统研究广泛,但芳香族分解代谢途径的系统整合仍显不足。Introduction木质素由苯丙烷单元通过β-O-4、β-5等键构成交联网络。白腐真菌(如Phanerochaete chrysosporium)凭借LiP/MnP/laccase酶系高效降解木质素,而细菌缺乏此类胞外机制。丝状真菌(如Aspergillus
来源:Biotechnology Advances
时间:2025-06-11
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基于微针晶体管原位信号放大的过敏分子检测技术研究
过敏性疾病正成为全球公共卫生挑战,从过敏性鼻炎到食物过敏,这些疾病背后都隐藏着同一个关键"元凶"——组胺(histamine)。当肥大细胞释放的组胺与H1/H2受体结合,就会引发血管扩张、平滑肌收缩等典型过敏反应。然而现有检测技术如ELISA和LC-MS/MS面临两难困境:要么需要复杂样本处理难以实时监测,要么无法捕捉局部组织中的组胺波动——要知道,过敏反应往往具有显著的区域性特征,比如皮肤红斑或鼻腔症状,而血液检测结果常与临床表现不符。更棘手的是,皮下组织液中组胺浓度通常在纳摩尔甚至皮摩尔级,这对检测灵敏度提出极高要求。针对这一技术瓶颈,来自河南的研究团队在《Biosensors and B
来源:Biosensors and Bioelectronics
时间:2025-06-11
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综述:智能凝聚微滴:仿生设计、材料创新及在生物大分子递送中的新兴应用
智能凝聚微滴:仿生设计、材料创新与生物医学应用引言液-液相分离(LLPS)作为调控细胞内生物分子凝聚的普遍现象,为设计仿生药物递送系统提供了新范式。凝聚微滴(coacervate)作为动态无膜液滴,兼具原始细胞行为和现代细胞器功能,其通过多价相互作用(静电、π-π堆积、疏水力)自发形成,能选择性富集治疗性 cargo,浓度可达本体溶液的数百倍。凝聚类型与驱动力凝聚分为三类: segregative(如PEG/葡聚糖因互斥分离)、associative(如带相反电荷聚电解质通过静电作用形成复合凝聚)和simple(单一溶质因溶解度降低引发)。驱动力包括静电、疏水、氢键及金属配位作用,其中精氨酸的
来源:Bioactive Materials
时间:2025-06-11
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欧洲如何抓住美国科研经费削减的机遇打造生物医学创新高地
当前全球生物医学研究格局正经历重大变革。特朗普政府自2025年上任后,提出将NIH(美国国立卫生研究院)预算从485亿美元削减至270亿美元,并对学术机构的间接成本设置15%上限(原超50%)。这种"断崖式"经费削减已造成深远影响:FDA(美国食品药品监督管理局)数据显示,2010-2019年获批药物中99%依赖NIH资助,平均每个药物获批需6亿美元NIH投入。更严峻的是,2023年NIH每投入1亿美元就能产生5.98亿美元的生物医药研发效益,全年经济影响达928.9亿美元。在此背景下,欧盟委员会主席冯德莱恩迅速宣布5.6亿美元的"研究人员磁铁"计划,试图承接美国流失的科研资源。Nature
来源:Nature Biotechnology
时间:2025-06-11
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溴化法快速分解尿素制备超纯水:pH依赖性反应动力学与机制的创新解析及其与氯化法的对比研究
在半导体制造和生物医药等领域,超纯水(UPW)的纯度直接决定产品质量。然而,作为水中顽固性污染物,尿素因其小分子量(60.06 Da)和抗氧化特性,常占UPW总有机碳(TOC)的32-80%。传统工艺如离子交换、反渗透等仅能去除50-70%尿素,而高级氧化工艺(AOPs)因尿素与羟基自由基(•OH)反应速率常数低(7.9×105M-1s-1),需消耗大量电能。更棘手的是,残留尿素会在晶圆表面形成杂质,引发电路短路或性能变异。韩国国立研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究,首次揭示了溴化法在超纯水制备中的突破性优势。研究采用动力学实验与产物分析相结合
来源:Journal of Hazardous Materials
时间:2025-06-11
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木兰叶脉支架三维培养PDLSCs源Muse细胞促进牙周组织再生的创新研究
牙周疾病作为全球性健康难题,传统治疗手段难以实现组织完全再生,而干细胞疗法尤其是间充质干细胞(MSCs)的应用为这一领域带来曙光。其中牙周膜干细胞(PDLSCs)因其多向分化潜能备受关注,但其在炎症环境中的功能变化机制尚不明确。更令人振奋的是,近年发现的多向分化应激耐受细胞(Muse细胞)展现出超越MSCs的再生能力——它们能通过S1P-S1PR2信号通路定向迁移至损伤部位,并在恶劣环境中保持活性。然而,如何模拟体内微环境优化Muse细胞培养仍是重大挑战。为解决这一难题,来自佛山工程技术研究中心的研究团队创新性地将目光投向自然界,选择木兰树叶脉作为生物支架材料。这种植物源性支架不仅具有与牙周韧
来源:Journal of Biotechnology
时间:2025-06-11
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DNA数据存储中低质量读段的序列分析与解码技术研究
在数字信息爆炸式增长的时代,传统数据中心面临功耗高、耐久性差的瓶颈。DNA因其超高密度(1克DNA可存储215PB数据)和千年级稳定性,成为最具潜力的新型存储介质。然而,DNA存储的生化过程难以精确控制,合成、PCR扩增和测序环节会产生碱基替换(substitution)、缺失(deletion)和插入(insertion)错误。现有研究通常直接丢弃Illumina测序中未通过纯洁度过滤的低质量读段(NPF reads),导致高达35.98%的测序数据被浪费——这相当于每测序1万条读段就损失3598条潜在有用信息。针对这一挑战,全南大学智能电子与计算机工程系Jiyeon Park团队在《Bio
来源:Bioinformatics
时间:2025-06-11
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综述:染色体构象捕获技术在三维基因组结构解析中的重要意义
Technological advancements and derivatives of Hi-C近年来,三维基因组测绘技术取得突破性进展。传统染色体构象捕获技术(3C)通过甲醛交联和限制性酶切捕获特定基因座的染色质相互作用,而Hi-C技术通过高通量测序实现了全基因组范围的互作图谱绘制。植物基因组研究因细胞壁存在面临独特挑战,但改进的Hi-C方案已成功应用于拟南芥等模式植物,揭示了染色质区室化和动态重组规律。Hi-C technology’s enhancements针对传统Hi-C分辨率限制,多种改良方案应运而生。Micro-C使用微球菌核酸酶替代限制性内切酶,将分辨率提升至核小体水平;C
来源:Computational Biology and Chemistry
时间:2025-06-11
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基于表面活性剂-盐协同絮凝技术的微藻采收:从实验室到中试规模的P. kessleri高效回收
在全球能源转型与碳中和背景下,微藻生物燃料因其高效固碳能力(可达植物的400倍)和丰富的生物质组分(如脂类、多糖)备受关注。然而,微藻细胞微小(1-20 μm)、密度接近培养液且表面带负电的特性,使其采收成本占生产总成本的30%,成为产业化瓶颈。传统方法如离心、膜过滤能耗高,而常规絮凝剂存在用量大、环境风险等问题。加拿大魁北克省生物质技术实验室团队在《Bioresource Technology》发表研究,创新性地利用向日葵油衍生的阴离子表面活性剂与铝盐协同作用,实现小球藻(Parachlorella kessleri)BOW-13C的高效采收。该研究突破性地发现:在基础培养基(BBM)中,6
来源:Bioresource Technology
时间:2025-06-11
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碱性浸提耦合绿色低共熔溶剂可持续提取大麻二酚的创新工艺研究
大麻二酚(CBD)作为非精神活性的大麻素,因其在神经疾病、癌症辅助治疗等领域的应用价值备受关注。然而,传统提取方法依赖甲醇、乙醇等有机溶剂,存在毒性残留、环境危害及高成本问题;超临界CO2提取虽绿色但设备昂贵。如何实现高效、低耗、环保的CBD规模化提取成为产业痛点。吕梁市学校地方合作重点研发项目团队提出了一种创新解决方案:将碱性浸提与绿色低共熔溶剂(DES)联用,相关成果发表于《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》。研究采用乙醇与乳酸(2:1摩尔比)构建DES,通过碱性条件(NaOH)破坏植物细胞壁,增强CBD溶出。关键技术包括:响应面法(R
来源:Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
时间:2025-06-11
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基态金属异质催化剂在塑料升级转化为轻质烯烃中的创新应用与循环经济价值
塑料已成为全球第三大生产材料,年产量达4亿吨。其不可降解特性导致累积废弃物达63亿吨,传统焚烧和填埋会释放CO2并产生微塑料污染。最新研究突破采用工业级催化剂WO3/SiO2(烯烃复分解)与Na/γ-Al2O3(异构化)组成"动态双人组",在温和条件(320°C,15 bar乙烯)下上演"分子魔术"——将PE精准剪裁为丙烯(2023年全球市场规模1690万吨),PP则转化为丙烯-异丁烯"黄金组合"(2024年估值259亿美元)。同位素示踪实验证实产物碳骨架主要源自塑料而非乙烯。催化剂展现"马拉松式"稳定性,循环10次仍保持50%活性,总转化数较传统分子催化剂提升10倍。半连续反应器验证显示,该
来源:Research
时间:2025-06-11
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超高频自加热技术赋能固态电池:一分钟实现低温高效性能
105Hz的电压脉冲产生"分子摩擦热",60秒内让锂铝锗磷酸盐(LAGP)电解质电池从25°C飙升至65°C黄金工作温度。实验显示,该技术像给电池装了"暖宝宝",在不改动结构的前提下,放电能量暴增2倍。更妙的是,模组模拟证实其具备50K/分钟的"秒热"能力,能耗却不足4%,完美解决电动车冬季"趴窝"难题。这种"隔空加热"的魔法,或将改写固态电池在极地科考、航空航天等极端场景的应用规则。
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μ-MRI与细胞自动机模拟联用揭示支架内细胞生长的创新方法
制造与表征三维热解碳支架通过立体光刻技术制备环氧树脂前体支架,经500°C氮气环境下热解获得具有立方晶格结构的热解碳(PyC)支架。扫描电镜(SEM)显示支架晶格厚度80.2±2.7μm,孔隙尺寸83.9±5.9μm,热缩率约46%。拉曼光谱证实材料为无定形碳结构(D/G峰强度比0.7),电学测试显示其绝缘特性。该支架成功支持C2C12肌肉细胞培养,7天后荧光染色显示细胞沿支架表面形成单层并深入孔隙生长。μ-MRI实现细胞尺度成像采用11.7T高场强μ-MRI系统(分辨率20μm3)对固定于3/7/14天的细胞-支架复合体进行扫描。通过3D Slicer软件重建显示,细胞在支架表面形成连续生物
来源:Cell Reports Physical Science
时间:2025-06-11
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生物正交点击化学技术可视化海藻细胞壁多糖动态:气候适应研究新工具
海藻作为海洋生态系统的重要组成,其细胞壁多糖(如绿藻中的Ulvan、红藻中的Carrageenan)在商业和生态领域具有重要价值。然而,传统免疫标记技术因抗体开发不足难以满足研究需求,尤其在气候变化背景下,海藻细胞壁动态变化机制研究缺乏有效工具。Galway大学与法国里尔大学合作团队在《Annals of Botany》发表研究,首次将生物正交点击化学(SPAAC)技术应用于海藻细胞壁研究。研究采用非毒性应变促进炔-叠氮环加成反应(Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition, SPAAC),选取爱尔兰海岸常见的红藻Phycodrys rubens和绿藻
来源:Annals of Botany
时间:2025-06-11
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红外热成像技术揭示凝胶模型中低温冷冻过程的表面与深度热场动态及其在生物组织冷冻消融中的应用价值
冷冻手术作为微创治疗技术,在皮肤良恶性肿瘤治疗中展现出独特优势,但其核心难题在于难以实时监控冷冻区域的三维扩展和温度分布。传统依赖肉眼观察或触诊的方法缺乏可靠性,而现有影像学监测手段各有局限。更复杂的是,血管系统的存在会显著改变热传导模式,使得临床难以准确预测冷冻边界。这些瓶颈严重制约着冷冻疗法的精准应用。乌克兰国家研究基金会支持的研究团队在《Cryobiology》发表创新成果,通过构建5%明胶水凝胶模型,结合红外热像仪(IRT)与多通道温度监测系统,首次实现冷冻过程中表面热场与深部冰区演变的同步可视化。研究特别设计血管模拟模块,发现当模拟血管位于低温暴露区时,表面热等温线会形成特征性的"蝶
来源:Cryobiology
时间:2025-06-11
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基于纳米孔测序技术的肯尼亚水痘-带状疱疹病毒(VZV)Clade 5基因组特征解析
科研人员从肯尼亚蒙巴萨一名31岁男性患者的皮疹样本中,利用纳米孔测序技术(R10.4.1流动槽)捕获到水痘-带状疱疹病毒(Varicella-zoster virus, VZV)的基因组线索。经过Dorado(v.7.3.9)碱基识别和Flye(v.2.8.1)组装,最终获得124,668 bp的病毒基因组,GC含量46%,与全球流行的Clade 5毒株(MH709330.1等)相似度达99.93%。有趣的是,该病例最初被怀疑感染猴痘(Mpox),但通过牛津纳米孔技术(ONT)的SQK-NBD114.96建库方案和Chan Zuckerberg ID生物信息流程,研究人员成功"揪出"真凶——属
来源:Microbiology Resource Announcements
时间:2025-06-11