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基于比率荧光原理的手性传感器在pH监测中的应用,以及其在指示纸和生物成像技术中的用途
手性是自然界和生物体中普遍存在的现象,在生物系统中起着重要作用。纳米材料的手性代表了科学领域中最令人兴奋且发展迅速的领域之一。在化学领域,比较特定手性物质的对映体的pH响应仍然是一个挑战。在这项研究中,通过使用精氨酸对映体作为手性配体对非手性碳量子点(Cdots)核心进行后修饰,制备了手性的d-Cdots和l-Cdots,以比较这两种对映体的pH敏感性。实验中使用了改性的硅量子点(SiQDs)来实现一种灵敏且准确的比色测量方法。这些手性传感器的荧光响应基于“开-关”机制,d-探针和l-探针在不同的pH范围内表现出不同的响应特性:d-探针的线性响应范围为pH 4.0–8.0,而l-探针的线性响应
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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IDSP-IA:免疫触发双茎环探针介导的等温扩增技术用于阿托摩尔级蛋白质定量
对低丰度蛋白质进行超灵敏定量对于疾病的全面管理至关重要,但这仍然是一个重大挑战。在此,我们提出了一种基于免疫触发双茎环探针介导的等温扩增(IDSP-IA)方法,用于实现高灵敏度和特异性的蛋白质检测。IDSP-IA方法由三个模块化组件组成:用于目标捕获的单克隆捕获抗体(mAb1)包被的反应管、用于信号转导的适配体-寡核苷酸开关(Apt-OS),以及通用的双茎环介导的等温扩增模块。在目标蛋白质被捕获并富集到mAb1包被的反应管中后,Apt-OS将无法被扩增的蛋白质信号转化为核酸触发剂,从而启动高效的指数级扩增。得益于这种模块化设计,该方法通过简单更换抗体/适配体对即可灵活适应不同的蛋白质,同时保持
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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双通道增强型单分子电化学发光成像技术在T细胞早期激活生物标志物检测中的应用
利用活化的T细胞作为控制和消灭肿瘤细胞的武器进行免疫疗法,是癌症治疗中一种有前景的治疗策略。准确检测T细胞的活化状态对于评估免疫疗法的效果至关重要。活化的T细胞会上调特定的质膜生物标志物(如CD69),这些标志物可以作为活化状态的指示器。在这项研究中,我们报道了一种通过电化学发光(ECL)成像技术来评估T细胞活化状态的新方法,该方法针对质膜上的CD69表达进行检测。我们制备了经过聚乙烯亚胺(PEI-SiO2)修饰的中孔二氧化硅纳米颗粒,这些颗粒既作为“纳米反应物”也作为“纳米反应器”,通过双途径机制显著增强了ECL反应效果:催化途径和低氧化电位途径共同作用,产生了更强的ECL信号。基于这一策略
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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利用活细胞代谢核磁共振技术(Live-Cell Metabolic NMR)结合光照,开发了一种用于实时监测人体角质形成细胞代谢的监测系统
我们的皮肤不断暴露在外部环境中,尤其是表皮会通过产生生物分子(包括蛋白质、脂质和代谢物)来响应各种外部刺激。因此,对活的角质形成细胞进行实时代谢监测至关重要。代谢组学作为组学研究的关键领域之一,已成为全面表征和量化生物分子库的强大工具。然而,大多数传统的代谢组学研究依赖于细胞淬火或裂解方法,这些方法可能会引入人为干扰,并可能改变活细胞的代谢物谱型,因为诸如磷酸化这样的快速信号事件可能在几毫秒到几秒内发生。因此,对活的生物体进行实时组学研究具有很高的价值,因为它可以提供传统方法无法获得的独特见解。在这项研究中,我们建立了一种新型的非侵入性实时代谢监测系统,称为“带照明的活细胞代谢核磁共振(liv
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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利用DNA海草技术,通过机器学习增强miRNA生物标志物的分析,实现乳腺癌的准确诊断
作为乳腺癌的潜在生物标志物,微小RNA(miRNA)在临床应用中展现了巨大的潜力。然而,基于miRNA的乳腺癌诊断受到缺乏简单、超灵敏且高度特异的检测方法以及可靠生物标志物的限制。为了解决这些问题,我们提出了一种创新策略,利用滚环扩增生成的DNA海藻(RCA-GDS)来检测多种miRNA生物标志物,并结合机器学习技术以实现精准的乳腺癌诊断。RCA-GDS能够将线性滚环扩增有效转化为指数级扩增,显著增强荧光信号,从而在等温条件下仅需2小时即可检测到浓度低至阿托摩尔级别的miRNA。通过TCGA数据库,我们筛选了一组miRNA(miRNA21、miRNA182和miRNA183)用于乳腺癌的精准诊
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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基于模式选择的DESI-MS成像技术对激光打印与印章之间交叉线条的自动化时间序列分析
确定激光打印和印章的时间顺序对于法医文件检验和法律证据认证至关重要。研究人员开发了一种自动化方法,通过解吸电喷雾离子化质谱成像(DESI-MSI)技术来确定激光打印和印章之间的时间顺序。该方法采用模式选择和自适应多簇分割策略,根据相似性阈值自动调整分割参数,以适应不同的样本条件。在对50个包含激光打印和印章交叉痕迹的样本进行验证时,该方法在顺序判断方面的准确率为96%(48/50个案例)。为了可靠地选择特征并最小化背景噪声的干扰,确定了最佳相似性阈值大于0.5。这种自动化工作流程无需人工干预,也不依赖于先验知识,为法医文件认证提供了客观的解决方案。
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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利用质谱技术对生物样本进行高通量筛选的二十五年:现有平台与新兴方法
用于发现新化学实体的稳健高效筛选(HTS)方法对于研究和应用转化具有重要意义。需要高效筛选方法的应用领域包括药物发现与开发中的潜在治疗剂筛选、生物流体分析以寻找疾病生物标志物,以及临床诊断。除了特定应用领域对HTS的需求外,自动化、微流控技术和环境电离技术方面的重大进展也推动了高度自动化和复杂的分析工作流程的发展。2000年至2025年期间,质谱(MS)的能力和技术得到了显著提升,出现了新的电离方法,这些方法能够在消耗极少溶剂和样品的情况下实现快速分析,并且在无需色谱分离的情况下保持高灵敏度和特异性。尽管对HTS方法的需求以及质谱出色的分析能力显而易见,但光学方法仍是最常用的HTS检测方法。本
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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基于空间限制效应的“摆动探针”原位熵驱动组装技术,用于外泌体miRNA的灵敏比率电化学检测
基于DNA组装信号放大的电化学生物传感器已成为检测外泌体miRNA的强大工具,在准确早期癌症诊断中展现出广泛的应用潜力。然而,由于DNA纳米结构对电极的钝化作用以及组装反应效率的固有限制,电化学生物传感器在敏感且快速地检测外泌体miRNA方面仍面临挑战。在此,我们提出了一种基于空间限制效应的“摆动探针”原位熵驱动组装策略。通过使用T型结构将两个辅助探针限制在特定空间内,目标miRNA可以诱导探针在电极界面处快速摆动,从而促进辅助探针的组装以及标记有亚甲蓝(MB)的信号探针的解离。因此,通过分析MB与铁氰化物(Fc)之间的信号比率,可以实现miRNA的快速且灵敏的检测。进一步利用[Fe(CN)6
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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基于生物化学计量学和二维核磁共振(2D NMR)的异协方差分析:一种用于识别复杂混合物中生物活性化合物的靶向方法
本研究探讨了一种新的生物化学计量方法,通过整合生物活性数据与光谱数据,用于在复杂混合物中识别与生物活性相关或相悖的化学特征。传统上,天然产物因其复杂的多组分结构和多种结构相似的化合物,导致在生物活性化合物筛选过程中耗时且资源密集。为解决这一问题,研究团队开发了一种基于二维核磁共振(NMR)的异协方差分析(HetCA)流程,以实现对复杂混合物中生物活性化合物的精准识别。作为概念验证,该流程首先用于人工混合的五环三萜(TTs)样品,随后应用于富含三萜的枇杷叶提取物。研究结果表明,该方法在复杂混合物中成功地识别出具有调节RORγ和/或TGR5生物活性的化合物。### 引言在药物研发过程中,天然产物是
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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一种多功能的细胞化学标记技术:作为法医决策支持工具,用于在不可见的生物痕迹中原位检测细胞衍生标志物
在犯罪现场,生物痕迹的发现对于刑侦工作具有重要意义。其中,生物痕迹可能包含人类DNA,这些DNA信息可以通过法医遗传分析与已知的个体或案件中的其他证据进行关联。随着DNA技术的发展,DNA已成为全球范围内广泛使用的刑事侦查工具。然而,DNA证据的收集和分析仍然面临诸多挑战,尤其是在处理一些难以察觉的生物痕迹时,如触DNA(Touch DNA)样本。触DNA是指在皮肤接触后,从皮肤表面脱落的角质细胞或其碎片携带的DNA,这些DNA通常无法通过肉眼或常规光源检测到。因此,如何有效识别这些隐藏的生物痕迹,成为法医分析中的一个关键问题。本研究提出了一种基于细胞化学的双重标记技术,结合染色和荧光可视化,
来源:Analytical Chemistry
时间:2025-10-24
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考虑偶然与认知不确定性的多米诺效应时空演化过程建模可靠性提升方法
Section snippetsMethodology本文提出了一种用于预测化工园区多米诺效应时空演化过程(DESTEP)的方法,该方法能够更准确、更有效地获取演化路径及相关参数。图1展示了当前方法的流程。首先,在准备阶段需要确定所分析的化工园区储罐区信息,这为后续计算提供数据支持。其次,构建储罐不同状态之间的转移图,并...The comparison with the real-world accident为了简要验证该方法的有效性,将当前方法应用于一起真实世界的事故:2015年4月6日漳州PX项目火灾事故。在此次事件中,由于外部设施发生事故,导致罐区发生火灾。该案例中的路径序列为储罐1→
来源:Process Safety and Environmental Protection
时间:2025-10-24
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基于可变时滞贝叶斯网络的工业过程因果回路根因诊断方法
Highlight•提出了一种探索可变时滞并将其纳入因果分析模型的方法。通过这种结合,可以捕捉时滞的动态变化。因此,可以计算更精确的概率并更有效地更新证据。•开发了一个分解因果网络中循环回路的框架。通过分析时滞的变化趋势,将长时滞因果关系转化为时序因果关系,从而解决了循环现象。•与传统方法相比,所提出的方法更深入地探索了时序信息,并通过克服固定时滞的限制,显著增强了动态工业过程中根因诊断(RCD)的性能。方法学 (Methodology)所提出的方法系统性地分为6个组成部分,如图3所示。该框架集成了数据收集与处理、可变时滞分析、回路分解、隐马尔可夫模型(HMM)建立、可变时滞贝叶斯网络(VTL
来源:Process Safety and Environmental Protection
时间:2025-10-24
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综述:风力涡轮机结构部件拓扑优化的全面评述:方法、应用与实验验证
引言:结构设计中的拓扑优化拓扑优化(Topology Optimization, TO)是一种变革性的计算方法,用于设计风力涡轮机的结构部件。其主要优势在于能够实现创新的、仿生的结构构型,在最小化材料用量的同时最大化性能,从而带来显著的质量减轻、结构刚度和疲劳寿命的增强以及整体成本节约,这对于降低风电项目的平准化能源成本(Levelized Cost of Energy, LCoE)尤为重要。主要的TO方法包括变密度法(SIMP)、双向渐进结构优化法(BESO)、水平集方法等,它们为在给定载荷和约束条件下寻找最优材料布局提供了强大的数学框架。拓扑优化的基本方法与算法拓扑优化由多种方法和算法支持
来源:Next Research
时间:2025-10-24
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用于蛇形互连的交叉包装技术,以提高柔性电子产品的延展性
摘要 随着柔性电子技术的进步,迫切需要新的柔性电子产品封装策略。封装有助于防止电子元件的工作环境与外部环境直接接触,这对于提高柔性电子产品的可靠性至关重要。典型的无机柔性系统由蛇形互连结构提供延展性、无机功能组件以及用于保护设备的封装材料组成。因此,结合蛇形互连结构和平面柔性基板的系统被广泛使用,然而该结构的延展性仍然不尽如人意。本文提出了一种交叉封装方案,将部分蛇形互连结构从基板上分离出来,从而显著提高设备的延展性。为了研究该结构的延展性,开发了相关的理论模型和数值模型。通过分析模型考虑了蛇形互连结构独立部分与基板之间的变形情况
来源:Advanced Materials Technologies
时间:2025-10-24
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使用四极杆-多收集器电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术对高富集双标记铁(Fe)示踪剂进行测量的精确度和准确性
在整个核燃料循环中对材料的管理对于维护全球核安全至关重要。将“双标记”同位素示踪剂掺入核燃料中是一种方法,可以为燃料成分赋予独特的化学特征,以便在材料脱离监管控制时进行后续的表征和识别。尽管这些示踪剂可以通过多采集电感耦合质谱仪(MC-ICP-MS)以最高的精度进行表征,但维护多采集仪器所需的庞大实验室设施和人员投入限制了其在全球范围内的应用。相比之下,单采集电感耦合质谱仪(ICP-MS)则更为普及,几乎存在于所有学术机构和国家实验室中。本研究通过将四极杆聚焦的单采集ICP-MS与MC-ICP-MS进行比较,并结合理论计算出的精度模型,探讨了单采集ICP
来源:Journal of Analytical Atomic Spectrometry
时间:2025-10-24
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基于计算机视觉的自动化对齐技术,简化了基于双光子聚合的多尺度多材料结构的微纳3D打印过程
在当前的微尺度3D打印技术中,两光子聚合(Two-Photon Polymerization, 2PP)因其极高的分辨率和精确的制造能力,成为了构建复杂微结构的重要手段。然而,传统2PP打印过程中,若要实现多材料或多尺度结构的制造,往往需要依赖人工对齐已有的结构,这一过程不仅耗时,而且容易出现对齐误差,限制了该技术在高复杂度应用中的广泛使用。为了解决这一问题,本研究提出了一种稳健且快速的自动化对齐协议,适用于Nanoscribe Photonic Professional系列的2PP打印机。该协议通过计算机视觉技术识别自定义对齐标记,并据此调整打印平台的位置,从而实现了不同打印步骤之间的高精度
来源:Advanced Intelligent Discovery
时间:2025-10-24
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面向智慧城市的数字孪生框架:城市停车管理与移动性预测的创新方法
随着全球城市化进程加速,城市正面临着日益严峻的移动性管理挑战。交通拥堵、低效的公共交通系统以及环境污染等问题不仅降低了城市运营效率,更直接影响居民的生活质量。在这些问题中,停车管理作为城市移动性的关键环节,对交通流、环境影响和城市整体效率具有重要影响。传统停车管理方式往往依赖经验决策,缺乏对复杂城市系统的全面认知和预测能力,导致资源分配不均、执法效率低下等问题。为应对这些挑战,来自意大利那不勒斯腓特烈二世大学的研究团队在《Nature Communications》上发表了题为"A digital twin framework for urban parking management and
来源:Nature Communications
时间:2025-10-24
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空间与时空机器学习模型在COVID-19动态研究中的应用与方法学报告实践综述
新型冠状病毒肺炎(COVID-19)已从全球大流行过渡到地方性流行阶段,但变异毒株的持续出现仍对公共卫生系统构成严峻挑战。在这场持续的健康危机中,理解疾病传播的时空规律及其背后的社会、环境、行为等多维度驱动因素,成为制定有效干预措施的核心。传统统计学模型虽在疫情分析中发挥了重要作用,但随着数据复杂度的提升和对非线性关系挖掘的需求,机器学习(Machine Learning, ML)技术凭借其处理高维异构数据和捕捉复杂模式的能力,逐渐成为流行病学研究的新兴工具。然而,当前研究存在模型应用碎片化、局部时空异质性刻画不足、驱动因素分析单一等问题,亟需对空间与时空机器学习模型的方法学应用和报告实践进行
来源:Epidemiologic Reviews
时间:2025-10-24
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基于离散元方法的玉米种子圆柱分级仿真分析与实验研究:关于玉米种子圆柱分级的研究
在农业生产中,玉米种子的分级是一项至关重要的环节,它直接影响种子的质量、播种效率以及最终的作物产量。目前,玉米种子的分级多采用圆筒式分级机,这种设备以其结构简单、分级精度高、运行可靠以及便于清洁等优点而被广泛使用。然而,在实际操作中,由于对种子在圆筒内部运动和分布规律的理解尚不充分,导致设备的运行参数调整往往依赖于经验,从而引发诸如分级效率低、操作性能不稳定等问题,难以满足现代农业生产的高要求。为了解决这一问题,研究者们开始利用先进的仿真技术,如离散元方法(Discrete Element Method, DEM),来更精确地模拟和分析种子在圆筒中的运动状态和分布特性。本研究通过实验手段确定了
来源:PLOS One
时间:2025-10-24
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利用免疫信息学方法对Chandipura病毒的多表位疫苗进行合理设计
Chandipura病毒(CHPV)是一种在印度广泛存在的病原体,其引发的急性脑炎综合征(AES)已多次在该地区爆发,且最近一次在2024年的病例数和死亡率均创下历史新高。这种病毒主要通过沙蝇和蚊子传播,其感染可导致高烧、呕吐、神经功能障碍以及严重并发症,如抽搐、昏迷甚至死亡。由于缺乏有效的治疗手段和疫苗,CHPV对公共卫生构成了严重威胁。为了应对这一挑战,本研究通过结合免疫信息学方法,设计并优化了一种多表位疫苗,旨在提高对CHPV的免疫保护效果。### 研究背景与重要性CHPV的流行趋势显示,它不仅影响印度本土,还可能通过全球化的传播途径扩展到其他地区。近年来,随着病毒的不断变异,传统疫苗和
来源:PLOS One
时间:2025-10-24