胡飞 1,2,4,5刘艳飞 1,2,4,5李希晨 1,2,4,5曹铭航 1,2,4,5[ ... ]张镇西 3,4,5
作者单位
摘要
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,陕西 西安 710049
2 西安交通大学机械工程学院,陕西 西安 710049
3 西安交通大学生命科学学院,陕西 西安 710049
4 西安市生物医学检测和高端装备重点实验室,陕西 西安 710049
5 陕西省生命科学检测仪器工程技术研究中心,陕西 西安 710049
核酸检测是病原体检测的必备流程,也是提升重大疾病和传染病应对能力、实施精准医疗的关键,在疾病防控、临床诊断、生物安全、环境监测等领域被广泛应用。目前临床上常用实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)方法进行核酸检测,但该方法的检测周期较长,且对实验室环境、硬件设备等的要求较高。本文提出了一种基于CRISPR/Cas12a(Cpf1)的核酸便捷化检测方法,并设计了一种现场快速便携式检测装置。基于前期开发的新型管中管耗材,本团队建立了基于肉眼或智能手机识别检测结果的单样本便捷核酸检测方法,并开发设计了多样本同时自动化检测的便携式小型化装置以及基于同轴光纤的荧光检测光路。基于上述方法和装置对新型冠状病毒核酸进行检测,检测灵敏度低于10 copy/μL,检测时间可缩短至32 min,检测过程中无需开盖,适用于家庭自检或现场快速检测。
生物光学 CRISPR/Cas12a 便携式检测装置 现场快速核酸检测 荧光检测光路 
中国激光
2022, 49(15): 1507402
作者单位
摘要
1 河北工业大学 机械工程学院,天津30040
2 河北省智能传感与人机融合重点实验室,天津300130
3 电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,天津0012
4 河北工业大学 生物物理研究所,天津30001
针对数字液滴聚合酶链式反应(droplet digital Polymerase Chain Reaction, ddPCR)核酸检测中数字聚合酶链式反应由液滴数量多、尺寸小、排列紧密、荧光强度不均匀而导致的液滴难以计数问题,提出一种图像处理方法,基于灰度遍历法采集图像的信息,通过微分分析法对液滴进行分类和计数,可准确采集ddPCR实验的图像信息。通过卷积算法去除图像中的噪声,使用灰度分布均衡化法增强图像的对比度。以灰度遍历的方式将图像在逐个阈值下二值化,并以几何条件为限制统计液滴数量。通过微分分析法对数据进行分析,得出荧光液滴与全部液滴的计数结果。在以人类gDNA(genomic DNA)为检测样本的ddPCR实验中,该算法的平均检测准确率为99.36%,与商用仪器算法和同类算法相比分别提高了2.24%,2.53%。该方法为ddPCR实验提供了可靠的检测结果,可更好地适用于ddPCR实验。
荧光斑点检测 数字液滴PCR 核酸检测 图像处理 图像分析 fluorescent spot detection droplet digital PCR nucleic acid detection image processing image analysis 
光学 精密工程
2022, 30(7): 821
作者单位
摘要
1 厦门理工学院电气工程与自动化学院,福建 厦门 361024
2 厦门大学公共卫生学院,福建 厦门 361102
激发光的光斑大小和准直性能是评价核酸检测系统的荧光激发光路性能的重要指标。为此,提出一种用于核酸检测系统的荧光激发光路性能的标定方法。首先建立激发光的光斑模型和光路准直模型,利用MATLAB进行数值计算,再利用ZEMAX光线追迹仿真初步验证模型准确性,最后搭建激发光路准直性能测试平台,利用工业相机采集光斑,进行实验验证。激发光路出射光斑最大值为2.23 mm,光线出射角为1.72°。结果表明,建立的光斑模型和光路准直模型可以用来标定核酸检测仪器激发光路的性能,有效地解决了光斑难以被精准控制的问题,为光路准直评价提供了一种新的思路。
测量 核酸检测 激发光路 光路标定 光斑模型 准直模型 
激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0712003
作者单位
摘要
核酸是生命最基本的遗传物质, 开展核酸分子诊断对促进人类健康医疗的发展具有重要意义。 表面增强拉曼光谱(SERS)是一种快速无损检测技术, 具有制样简单、 水的干扰小、 非侵入、 实时检测等优点, 在核酸检测、 病原微生物检测、 肿瘤精准分子诊断等领域展现出良好的应用潜力。 该研究立足于临床检验应用的角度, 简要阐述了SERS技术原理及SERS增强理论, 重点介绍了SERS在核酸检测方面的最新研究方法及研究成果。 传统的非标记型检测方法是直接检测靶核酸的拉曼信号, 但其灵敏度和特异性并不能满足检测要求。 在标记型SERS核酸检测技术中, 充分利用SERS的“指纹图谱”分析优势, 以DNA探针的方式将拉曼活性分子与靶核酸连接, 通过对DNA探针上拉曼活性分子信号变化的检测和分析, 可实现对靶核酸的定性及定量分析, 达到可控度及稳定性好的高通量检测目的, 提高检测灵敏度及特异性。 按照不同的拉曼信号放大方式, SERS标记型核酸检测方法主要包括: “夹心法”、 “信号开关法”及链式杂交反应信号放大法, 特别以夹心法检测策略的灵敏度最高。 已有研究表明SERS在DNA/RNA检测应用中可克服传统方法对样本要求高、 耗时等缺点, 实现灵敏快速的检测分析, 为核酸分子的实时快速检测及临床疾病的实时精准诊断提供有效的分析工具。 同时, 指出了SERS技术在临床应用方面依然面临诸多挑战: (1)拉曼活性分子与纳米颗粒的结合稳定性差, 较难实现大规模生产重现性能好、 可长期稳定储存的高灵敏度SERS探针; (2)临床生物样本成分复杂, 对SERS检测信号的干扰因素较多, 因此选择有效的数据分析方法非常重要; (3)研究高灵敏、 易操作、 低成本的拉曼光谱仪是将SERS技术转化为临床实际应用的关键。 随着SERS研究的深入及多学科领域的交叉发展, SERS技术有望广泛应用于核酸检测以及整个生物医学检测领域, 为生命科学提供一种强大的分析技术。
拉曼光谱 表面增强拉曼散射(SERS) 核酸检测 SERS探针 Raman spectroscopy Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) Nucleic acid detection SERS tags 
光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3021
作者单位
摘要
1 宁波大学 物理科学与技术学院 微电子科学与工程系, 浙江 宁波315211
2 宁波大学 医学院 浙江省病理生理学重点实验室, 浙江 宁波315211
基于SiC@Ag基底与Ag纳米颗粒的表面增强拉曼散射效应, 提出了利用银-生物素-链霉亲和素纳米聚集体二次表面增强拉曼散射放大的超灵敏miRNA-106a检测方案.首先, 将地高辛修饰的捕获DNA与固定在SiC@Ag基底上的抗地高辛链接, 制备SiC@Ag@anti-digoxin/digoxin-DNA基底; 将4-巯基苯甲酸(4MBA)标记的银纳米颗粒与修饰有氨基和生物素的探针DNA链接, 制备Ag@4MBA@DNA-biotin探针.然后将制备的基底、探针与待测miRNA-106a组成“三明治”结构, 获得表面增强拉曼散射信号放大.最后, 依次加入链霉亲和素和制备的探针, 形成银-生物素-链霉亲和素纳米聚集体, 实现检测信号的二次放大.实验结果表明, 利用SiC@Ag基底和银-生物素-链霉亲和素纳米聚集体双重表面增强拉曼散射放大, 可以实现miRNA-106a的超灵敏检测, 检测极限达到0.579 fmol/L, 对于肿瘤的早期诊断具有应用潜力.
表面增强拉曼散射 银纳米颗粒 生物素-链霉亲和素 核酸检测 Surface-enhanced Raman scattering Ag nanoparticles Biotin-streptavidin Nucleic acid detection miRNA-106a miRNA-106a 
光子学报
2019, 48(7): 0717002
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院 医学物理与技术中心, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
3 中国医科大学, 沈阳 110001
为了实现MicroRNA的快速检测, 设计了一种便携式MicroRNA快速检测仪.基于等温滚环扩增技术, 采用光电检测方法, 检测标志物受激发出的荧光光强, 建立特征荧光分析检测系统.通过改变激发光强度、MicroRNA试剂浓度等参量, 验证了该仪器可测量的MicroRNA的浓度范围为0.01~0.1 μmol, 可检测出的最低检出限为7个拷贝数, MicroRNA浓度与荧光信号强度之间为线性关系(R2=0.999 1).
生物医学工程 医用光学仪器 核酸检测 荧光 弱光探测 滚环扩增 Biomedical engineering Medical optics instrumentation Nucleic acid detection Fluorescence Light detection MicroRNA MicroRNA Rolling circle amplification 
光子学报
2017, 46(3): 0312001

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