乳腺癌手术中常因缺乏快速准确的组织性质检测手段而导致组织过度切除或手术时间延长。利用组织自体光谱的检测手段因具有速度快、灵敏度高、选择性强以及无创性等优势而受到越来越多的关注。因此，针对乳腺癌寻求高效精准的光谱诊断特征并研究其内在根源具有重要意义。笔者以355 nm亚纳秒序列脉冲激光作为激发光源，采用自主搭建的激光诱导稳态荧光光谱系统对多例乳腺恶性肿瘤组织和正常乳腺组织开展自体荧光光谱实验研究。对两类组织样本的光谱特征进行比较分析，提出了基于430 nm附近光谱特征差异的特异性甄别方法，并比较了三种荧光比值法的甄别效果。进一步的光谱拟合分析揭示了实验测得的乳腺组织自体荧光主要来自4种内源性荧光物质的贡献，而癌变组织的光谱特征变化主要源于还原型辅酶Ⅰ（NADH）的增加以及NADH结合性蛋白的减少。本文提出的乳腺癌变光谱甄别方法特异性显著，生物学根源清晰，能够为临床快速检测应用提供新的技术方法参考，尤其是能为保乳手术中的切缘快速检测提供崭新的视角。

肿瘤微环境中谷胱甘肽(GSH)的高表达通常被认为是肿瘤组织的显著内源性特征之一。本团队基于实验室合成的光敏感AgBr@PLGA纳米探针能够特异性响应GSH的这一特点，提出了一种用于近红外二区(NIR-Ⅱ)肿瘤特异性光声成像的方法。当光敏感AgBr@PLGA纳米探针被动靶向到肿瘤组织后，探针能够在外部白光LED的触发下与肿瘤微环境中的GSH发生强烈的氧化还原反应，产生大量的在NIR-Ⅱ区具有强烈光吸收的银纳米颗粒，从而实现肿瘤组织光声信号的特异性增强。接着，本团队对所合成的纳米探针的光敏感性及GSH响应特性进行了体外验证。荷瘤小鼠模型实验证明，AgBr@PLGA纳米探针能够在体内实现高对比度的肿瘤特异性成像。本研究结果说明，所合成的光敏感纳米探针在肿瘤特异性光声检测及诊断中具有很大的应用潜力。

无标记光学成像以非侵入性的特点，能够对生物活体细胞进行长时程、无损伤的高分辨观测，在生物医学和临床诊断上有着巨大的前景。无标记成像技术可以分为特异性成像和非特异性成像两类，主要概述目前常用的无标记成像技术。详细介绍了各种无标记成像技术的成像原理、优缺点和最新研究进展。最后，对无标记光学成像未来的发展进行展望。

在甘薯近缘种三浅裂野牵牛(Ipomoea trifida)全基因组水平上对MADS-box基因家族进行鉴定和分析, 结果表明, 在三浅裂野牵牛基因组中, 共鉴定到38个MADS-box(ItfMADS)成员。根据理化性质分析, 各成员的氨基酸数目差异很大, 有26个成员显碱性。亚细胞定位表明, 在这些成员中有32个定位于细胞核。系统进化分析发现, ItfMADS家族可分为Ⅰ型和Ⅱ型2类, Ⅰ型包含9个成员, Ⅱ型包含29个成员。染色体定位分析发现, 该38个ItfMADS成员不均匀地分布在三浅裂野牵牛基因组的12条染色体上, 其中染色体11(Chr11)上的成员数最多(9个), 而Chr12和Chr00仅有1个成员。结构域保守基序分析表明: 各成员均含有MADS-box结构域, Ⅱ型的各成员还含有K结构域; motif 1和motif 3是ItfMADS蛋白的重要保守基序。基因结构分析表明, 各成员中的内含子和外显子数量差异较大。启动子顺式作用元件分析发现, 响应光的顺式作用元件最多。表达模式分析发现, ItfMADS基因在不同的组织中表达存在差异, 且在不同胁迫下的表达量也不同, 说明ItfMADS基因可能参与了胁迫响应。本研究为甘薯MADS-box基因的功能鉴定提供了参考, 也为甘薯的分子育种奠定了基础。

将量子点荧光特性与双链特异性核酸酶的DNA剪切特性相结合, 提出一种高灵敏度、高特异性的双元miRNA定量检测方案.首先, 将量子点和四氧化三铁磁性纳米粒子分别与捕获DNA链接形成 捕获探针, 再与待测miRNA互补配对形成异源双链杂合结构, 随后双链特异性核酸酶对杂合结构中的捕获DNA进行特异性剪切, 实现量子点和待测miRNA从捕获探针分离, 且分离的待测miRNA与捕获探 针上未配对的DNA开始新一轮杂交和再剪切.经过上述循环过程, 量子点从捕获探针大量释放, 荧光信号不断增强, 实现肿瘤标志物miRNA的高灵敏检测.实验结果表明, 基于酶剪切量子点荧光放大技 术, 在1 fmol/L至100 pmol/L的浓度范围内, 同时实现了肿瘤标志物miRNA-141及循环miRNA内参miRNA-1228的特异性定量检测, 其检出限分别达到0.69 fmol/L和0.21 fmol/L.与实时荧光定量多聚 核苷酸链式反应方法相比, 该方案获得了相同的检测结果, 且具有更高灵敏度.

近年来, 许多研究人员不断努力为药物、除草剂、食品添加剂等小分子物质高特异性、高灵敏的检测和分析开发新的方法和技术。然而, 目前通用的分子检测方法的实施需要较长的前处理时间、昂贵的大型仪器设备及专业操作人员, 无法实现有选择的识别及快速的现场检测。所以, 在本研究中我们将量子点表面分子印迹聚合物(QDs@MIPs)与光纤相结合, 构建了一种新的光纤探头, 并将该光纤探头应用于光纤传感器, 检测小分子物质莱克多巴胺(RAC)。试验中, 我们对QDs@MIPs的表征、光纤探头的性能、光纤探头对RAC的浓度响应、光纤传感器的特异性及光强分布进行了探究。研究结果表明, 该光纤探头应用于光纤传感器能够提高光纤传感器的灵敏度, 使分子印迹光纤传感器具有更高的特异性识别能力和较强的抗干扰能力, 同时检测过程简便快捷, 适用于快速的现场检测。

采用Langmiur-Bloggt膜技术和磁控溅射技术制备Ag覆盖聚苯乙烯小球六方密堆积阵列(Ag/PS HCA)基底, 再将合成的海胆状Au纳米粒子与4-巯基苯甲酸(4-Mercaptobenzoic acid, 4MBA)链接得到Au@4MBA探针, 然后将单链寡核苷酸DNA21分别与基底和Au@4MBA探针链接, 构建Au@4MBA-DNA21-Ag/PS HCA三明治结构, 在DNA21与miRNA-21杂交后使用双链特异性剪切酶(DSN)剪切DNA磷酸二酯键, 最后进行表面增强拉曼散射信号检测.实验结果表明, 基于上述三明治表面增强拉曼散射结构和酶剪切技术进行肿瘤标志物miRNA-21的检测, 在100 pmol·L－1到1 fmol·L－1的浓度范围内, 检测极限达到0.853 fmol·L－1, 具有极高的灵敏度和优良的特异性.

高品质贵金属纳米结构基底的制备是应用表面增强拉曼散射（SERS）技术进行高灵敏生物检测的关键。 采用改进的Langmuir-Blodgett方法, 通过在金纳米杆（Au NRs）溶胶注入乙醇, 使得Au NRs迁移至溶胶与甲苯的交界面, 并用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）固定交界面处的Au NRs, 形成大面积分布、 均匀致密排列的二维畴状Au NRs/PMMA纳米结构薄膜基底。 然后, 采用等离子体清洗技术处理制备的基底, 使得金纳米杆（Au NRs）的表面裸露, 以增强基底的SERS特性。 实验表明, Au NRs/PMMA基底具有优良的SERS特性, 在785 nm波长的激光照射下, 增强因子可以达到5.49×106。 此外, 利用制备的Au NRs/PMMA基底, 开展前列腺癌症肿瘤标志物——前列腺特异性抗原（PSA）的高灵敏无标记定量检测研究。 在PSA的无标记检测过程中, 首先对PSA标准溶液和新生牛血清进行SERS光谱的直接检测, 得到PSA分别位于823, 1 080, 1 385, 1 586和1 640 cm-1处的主要的拉曼特征峰; 其次, 通过对PSA标准溶液、 临床男性血清样本及女性血清样本的SERS光谱进行测量和分析, 筛选出在PSA的SERS光谱中与血清中PSA含量相关的拉曼特征峰, 它们是分别位于649, 680以及1 640 cm-1处的拉曼特征峰。 进一步, 通过对与PSA同属糖蛋白的肿瘤标志物甲胎蛋白（AFP）以及与PSA同源的人腺体激肽释放酶2（hK2）进行SERS光谱检测和分析, 发现位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰对于PSA具有高的特异性, 将其作为临床血清样本中PSA无标记定量检测的具有特异性的拉曼特征峰, 并以此为依据, 对不同PSA浓度的标准溶液进行检测, 得到位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰强度与PSA样本溶液中PSA的浓度相关的剂量-响应曲线。 最后, 开展临床血清样本的应用检测。 结果表明, 基于Au NRs/PMMA基底的SERS检测结果与化学发光免疫分析（CLIA）方法的检测结果一致, 且具有比CLIA更高的检测灵敏度, 最低检测极限为0.06 ng·mL-1, 且无标记检测范围为0.1 mg·mL-1～0.1 ng·mL-1。 因此, 基于Au NRs/PMMA SERS基底的高灵敏肿瘤标志物无标记检测具有重要应用前景。

以氯化物为原料通过溶剂热法合成了尺寸均匀的NaYF4∶Yb3+,Tm3+上转换纳米粒子(UCNPs), 利用聚丙烯酸(PAA)取代UCNPs表面的油酸配体, 引入羧基和人IgG的氨基共价结合(H端), 再用蛋白G(protein G)作“桥”将兔抗羊IgG(r-a-g IgG)修饰在硅片表面(R端), 以消除由于硅片“刚性”表面与r-a-g IgG分子直接偶联而导致其结构或构象的变化, 从而实现硅片表面与r-a-g IgG的“柔性”生物偶联。利用抗原抗体的特异性免疫反应, 将H端和R端通过羊抗人IgG(g-a-h IgG)结合, 建立了简单高效和快速灵敏检测溶液中g-a-h IgG的新型免疫分析方法。实验结果表明: g-a-h IgG在5~400 nmol/L浓度范围内与上转换荧光强度具有良好的线性关系, 该传感器检测限为1.82 nmol/L, 并表现出优秀的检测特异性。本项研究为临床各种重大疾病的免疫分析诊断提供了一种宽线性范围和高特异性的新型免疫方法和平台。