仪器分析在生命科学领域中的应用
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- 范玮琪l 2018-03-05 00:00:00
- 在各种分析仪器的发明和研制过程中,有着许许 多多的发人深省、鼓舞人心的历史事例,在这其中 无数化学家做了大量艰苦卓绝的探索工作,取得了令 人瞩目的成就,这些伟大的化学家们都具有令人敬仰 的个人品质及孜孜不倦投身科学的奉献精神。在仪 器分析发展史中有许多位科学家获得了诺贝尔奖,回 顾这些对近代科学发展的重大贡献, 追踪科学家走 过的足迹, 激发了我参与科研和追求创新的 热情。核磁共振从其一开始就与诺 贝尔奖联系在一起:1945 年以Bloch 和Purcell 为 首的两个课题组同时发现了核磁共振现象,为此他们 获得了1952 年诺贝尔物理学奖; Richard Ernst 教授 因为他在高分辨率核磁共振二维波谱新技术方面的 贡献而获得1991 年诺贝尔化学奖; Kurt Wuthrich 教 授又因其在应用核磁共振技术测定溶液中生物大分 子三维结构的新方法而获得了2002 年诺贝尔化学 奖。由于核磁共振提供分子空间立体结构的信息,目 前已经发展成为分析分子结构和研究化学动力学的 重要手段,在有机化学、生物化学、药物化学等领域里 得到了广泛的应用,这反映出了核磁共振技术的迅猛 发展及其对世界前沿研究工作的巨大贡献。在质谱 分析发展史中,先后有3 位科学家获得了诺贝尔化学 奖。他们是:英国科学家Aston 设计了世界上diyi台 质谱仪,并使用该仪器发现了212 种同位素,将人类 研究微观粒子的手段大大向前推进了一步,因而获得 了1922 年诺贝尔化学奖;日本科学家田中耕一和瑞 士科学家Kurt Wuthrich 共同开发出生物大分子的 质谱分析技术和发展了基质辅助激光解析电离法,为 发展生物大分子的鉴定与结构分析方法所做出了重 大贡献,因而获得了2002 年诺贝尔化学奖瑞典 科学院称赞他们的研究工作“提升了人类对生命进程 的认识”。 随着科学技术的进步,仪器分析方法的发展日新 月异,从航天工程使用的特种材料到生命科学的过程 研究,先进的分析仪器和有效的分析方法都成为了不 可或缺的手段。对于当今的大学生来说,由于计算机 和互联网的迅速发展,使得他们获得Z新科技信息的 途径被大大地拓宽。因此,将Z新的分析仪器和分析 方法介绍给学生,对于他们理解Z前沿的科技动向具 有很有利的帮助作用,从而激发了他们对所学专业的 热爱以及为科学献身的崇高理想。比如,傅立叶变换 红外光谱(FTIR) 可提供有关分子结构的多种信息, 辅以二阶导数、去卷积、曲线拟合等解析方法可以研 究蛋白质二级结构的变化规律。近几年,应用FTIR 从分子水平的角度研究癌症正是生物医学领域的热 门课题[4 ] 。癌组织和正常组织的谱图表明癌组织样 品与正常样品的红外光谱存在明显差异,通过谱图解 析可直接或间接地阐明引起谱图变化的主要原因,以 及细胞癌变的可能机理及病程进展各期。通过在教 学过程中穿插相关的图片、实验数据等,生动地将正 常组织与肿瘤组织的红外谱图在谱型、强度、频率等 谱学参数上存在明显的差异展示给学生,从而使学生 了解红外分析方法的重要意义。 在对生物大分子的分析中,生物质谱与其他分析 方法相比具有准确性和灵敏度高、快速、易于大规模 和高通量操作等优点,因此在基因组学和蛋白质组学 研究中扮演着越来越重要的角色[5 ] 。例如,在蛋白 分析技术中生物质谱以其不可比拟的优越性能,已经 成为蛋白质组学研究中必不可少的技术平台[6 ] ,在 蛋白质鉴定、序列分析、定量、翻译后加工(修饰) 及蛋 白质相互作用等方面已得到了较广泛的应用,其中用 于蛋白序列分析的生物质谱鉴定方法有基质辅助激 光解吸- 飞行时间- 肽质量指纹谱(MALDI - TOF - PMF) 、串联质谱的肽序列标签以及肽段的从头测 序。 随着人类探知未知世界的手段的不断进步,即使 有先进分析仪器的不断涌现,仅借助于某一种单一的 仪器分析方法往往也难以达到分析检测的目的,于是 出现了分析仪器联用技术。从这个课程的学习,我体会到科学 家们既积极探索、勇于创新的科学精神,所以我们要主动投 入到学习和科研中去。
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● 快讯
近日,同济大学附属东方医院乳腺肿瘤科主任董春燕教授课题组联合化学科学与工程学院石硕教授课题组开展了跨学科合作研究,证明纳米制剂可以用于三阴性乳腺癌(TNBC)的联合治 疗,针对TNBC的多种治 疗方式是一种创新的策略。相关研究成果已发表在国际知名期刊《Small》(IF: 13.3,JCR1区)。
图1|国际知名期刊《Small》(IF: 13.3,JCR1区)
传统的化疗具有肿瘤多药耐药性和非靶向毒性,不能显著改善TNBC的预后,且TNBC极具侵袭性和转移性,因此,迫切需要在TNBC治 疗中寻找具有独特作用模式的治 疗药物。
铁下垂(Ferroptosis,又名铁死亡)是一种新的非凋亡性细胞死亡方式,由铁依赖的毒性过氧化脂质(Lipoid-ROS)积聚所致。由于其在杀死癌细胞方面的有效性,最近受到了广泛的关注,但是细胞内Fe2+含量不足严重影响了其效果。研究表明,谷胱甘肽过氧化物酶4(Gpx4)也可引起铁下垂。直接使用Gpx4抑 制剂(如ML210)消耗谷胱甘肽,将使得Gpx4失活,最 终引起过氧化脂质(LPO)大量生成,导致细胞铁死亡。
博莱霉素(BLM)是一种糖肽类抗生素,与Fe2+等氧化还原活性金属离子结合后具有独特的抗 癌活性,成为治 疗多种人类恶性肿瘤的有效抗 癌药物。然而其对正常组织的高毒性,尤其是对肺的毒性,使其在癌症治 疗中的进一步临床应用仍具有极大的挑战性。
为了更好的治 疗TNBC,董春燕教授和石硕教授课题组跨学科合作研究,提出了多种治 疗方式协同治 疗TNBC的新策略。通过将单宁酸(TA)、BLM和Fe3+形成的金属-酚类网络与负载Gpx4抑 制剂(ML210)的中空介孔普鲁士蓝(HMPB)纳米管混合,制备了HMPB/ML210@TA-BLM-Fe3+(HMTBF)纳米复合物,以促进TNBC的铁下垂/凋亡协同治 疗作用。
实验结果显示,HMTBF可以通过增强渗透性和滞留效应(EPR)有效地靶向肿瘤区域。肿瘤细胞内化后,TA介导的Fe3+/Fe2+转化可启动Fenton反应,使细胞内活性氧水平急剧上调,引起LPO积累,从而导致细胞铁死亡,同时释放的ML210能有效抑 制Gpx4激活铁下垂途径的活性。此外,Fe2+与BLM的螯合作用导致BLM在肿瘤部位的原位毒化,进而触发肿瘤细胞的凋亡,与铁下垂协同治 疗肿瘤。这些结果表明HMTBF纳米制剂可作为有效的铁下垂和凋亡诱导剂用于TNBC的联合治 疗,对TNBC的治 疗策略具有重要的参考意义!
图2|实验方案示意图
a)、HMTBF纳米复合物的制备
b)和c)、肿瘤特异性ROS的产生、Gpx4抑 制和BLM原位转变为活化的BLM用于协同铁下垂/凋亡TNBC治 疗
文章中,验证HMTBF在4T1荷瘤小鼠的生物分布和肿瘤靶向性活体实验成像,使用了博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄。
尾静脉注射小鼠游离ICG及ICG-HMTBF,并在注射后不同时间段使用AniView100获得小鼠体内、解剖器官和肿瘤的荧光图像。结果显示ICG-HMTBF在肿瘤部位的荧光信号在注射2h后开始出现,注射12h后逐渐增强并达到最 大值,并在注射24h后仍保持较强的荧光信号(图a,b),表明ICG-HMTBF在特定的肿瘤组织中蓄积增强,滞留时间延长。相对地,游离ICG在肿瘤部位只出现极弱的荧光信号,并且在12h内进一步减弱,表明非特异性分布的游离ICG可迅速从体内清除。体外荧光图像和半定量数据显示,肿瘤部位的荧光强度约为其他器官的3.7-162.2倍(图c,d),说明HMTBF对肿瘤组织有明显的富集作用。此外,HMTBF注射4h后在肿瘤内的分布为9.9%ID/g,注射12h后达最 大值,为典型的EPR效应所致。同时,由于网状内皮系统的捕获,HMTBF也分布在肝脏和脾 脏。
图3|HMTBF的体内外分布情况
a)、ICG和ICG-HMTBF静脉给药后在小鼠体内的分布情况,红色圆圈代表肿瘤
b)、肿瘤组织在不同时间点的荧光强度
c)、解剖器官和肿瘤在12h的典型荧光图像
d)、半定量分析解剖的脏器和肿瘤组织在12h的荧光强度。
论文链接:
1、https://doi.org/10.1002/smll.202103919
- 哈克流变仪在制药领域中的应用 ── 研发、制备及质控
流变学在制药的研发、制备以及对Z终产品的质量控制过程中有着广泛的应用。赛默飞哈克流变仪可以对上述各个环节都可以提供wan美的解决方案。可对各类形态的药剂进行粘度,粘温特性、稳定性,可涂抹性、动态粘弹性等表征分析,提供药剂配方的研究思路及质量控制。可遵照ZG药典和美国药典标准用于药物质量控制的检测和比较全面测量样品的各种流变特性和粘度特性。可同步分析药品流变特性和微观结构(红外光谱、显微镜联用)并且提供符合 FDA 要求的 CFR Parl 11 软件。
示例一 流动曲线
通过粘度和假塑性表征药物流动性能,并可通过数学拟合计算屈服应力,表征软膏类、栓剂类药物的形状保持能力和涂抹性能。
示例二 粘温特性表征
可通过改变温度来考察药物的稳定性
示例三 动态测试
主要研究材料的粘弹性,以及粘弹性变化规律,例如某医用水凝胶
示例四 触变性
可以通过触变环的大小来判断药物触变性的强弱,通过三段式触变实验考察药物使用过程中的结构破坏与恢复。
推荐配置
哈克旋转流变仪主机 MARS; Rheostress 1; ViscotesteriQ, Viscotester iQ Air
温控单元: 帕尔贴,电加热
针对样品性能的测量转子: 不同直径的平行板、锥板,同轴圆筒
- 金属拉力试验机在钢材领域中的运用
随着国家对钢材质量和技术标准方面不断提高以后,因此全国的钢材厂家在生产加工的时候都应该严格的达到了国家规定的质量和技术范围质量,只有这样才能够在全国市场中进行销售。其中,在钢材生产过程中都需要运用到金属拉力试验机,这是专门对成品的钢材进行测量其拉力大小的设备,如果拉力没有达标,那么这样的钢材是没有达到合格的标准。
科学技术的不断发展,对这种拉力试验设备的研发成功以后,广泛的在钢材和其他金属类产品生产厂家当中有着广泛的运用。在这方面来说,关于金属拉力试验机在钢材领域当中的运用效果越来越好,尤其是在测量钢材拉力的时候,其精度也是越来越高的。这就是被大部分钢材厂家认可的一种新式质量认准设备,在钢材出厂的时候不会出现质量上的问题。
- 哈克热熔挤出机在制药领域中的应用 ── 新药研发、连续化生产
药物热熔挤出( HME)技术作为一种新型的药物传递技术,创造性地将加工技术与药学结合起来进行药物传递研究,专为提高难溶性 APIs 的溶解度和生物利用度,研发新型缓控释制剂,制备掩味微丸或者其它特殊形状的制剂,例如植入剂等,应用前景广阔。其结合了在固体分散技术和机械制备的诸多优势,实现了无粉尘、连续化操作、良好的重现性,以及极高的生产效率。
Thermo Scientific™ Pharma 双螺杆挤出机系列在本质上属于连续过程仪器,支持现代制剂科学采用五种工艺模式创造新型固体药物剂型: 药物热熔挤出、熔融制粒、干法制粒、湿法制粒和湿法挤出,创造新型固体药物剂型,且可通过一台设备实现五种工艺模式交替使用。通过与近红外( NIR)光谱联用实时同步检测 APIs 和辅料浓度,作为过程分析技术( PAT)和质量源于设计原则( Qbd)工具,加深理解工艺过程和即时过程控制。
工艺一:热熔挤出
该技术可将高分子材料在其玻璃化转变温度以上进行处理,促使热塑性粘合剂和 /或辅料、活性成分达到分子水平的有效混合。
工艺二:熔融制粒
粘合液体由加热产生,配方中一个或多个干的组分变成熔体。在制粒阶段结束时冷却混合物,凝固融化的粘结剂。工艺三 / 四:干法制粒 /湿法制粒
用成粒液体 / 不使用液体使主要的干粉颗粒混合聚集。在制粒阶段期间添加的液体必须满足YY安全和易挥发 , 以致于在后续的干燥阶段能够被脱除。
工艺五:湿法挤出(挤出滚圆)
可以将 API 和辅料做预拌后加进挤出机,或者分开单独进料。通过蠕动泵将造粒液加进挤出机。通过挤出机双螺杆输送物料,同时进行均匀混合。挤压所得的湿物料经过湿法挤出口模,形成了圆柱段部分,受自重影响,圆柱状挤出物在相似长度断开之后可直接送进入滚圆机,生产出均匀的球形颗粒。
- 核磁共振技术在纤维含油率领域中的应用
涤纶纤维在生产过程中需要添加一定量的油剂,使涤纶纤维具有较好的平滑性、集束性、抗静电性等性能,并使其具备良好的后加工性能。
涤纶纤维的含油率过大或者过小,对本身的生产都将产生重大影响,对后加工的影响更大。
那么,快速准确地测试出含油率,及时把数据反馈给生产,调节工艺参数,以便能控制好涤纶纤维的上油量,就显得非常重要。
涤纶纤维的含油率指的是涤纶纤维上所附带的非纤维物质的重量(不含水分)与干燥纤维重量的百分率
传统纤维含油率检测方法大都采用萃取法;存在检测时间长,检测结果滞后,需要使用有害试剂,人工成本高,有经验误差等局限性。纽迈针对传统方法的缺陷,开发了利用低场核磁共振测试纤维含油率的方法。方案概述:
根据工厂实验室设计的测试流程,只需把样品放入试管后放入探头,稍作等待直接出结果。
不需任何溶剂,只是一次性成本。
单次测样仅需30秒,精密测试,准确保障,就像企业的眼睛,时刻监测生产线产品质量,及时反馈生产问题。
主要针对涤纶长丝、氨纶、锦纶、维纶、黏胶纤维、玻璃纤维等快速检测含油率,无需任何耗材。性能特点:快速、精确、无损
仅需30S–快速响应,满足大样品测试需求,为在线实时质量控制提供可能
国标方法–核磁共振法保证测量精确,无损、环保,可进行纵向实验;
重复性:
纤维含油率重复性相对标准偏差(含油率≥1%)≤1.000%;
纤维含油率重复性相对标准偏差(0.5%< 含油率<1%)≤2.000%;
纤维含油率重复性相对标准偏差(含油率≤0.5%)≤3.000%;应用案例
(来源:苏州纽迈分析仪器股份有限公司)
- 工业领域中接触角测定的重要性你知道吗?
接触角能够快速准确地分析物体表面浸润特性。浸润性是研究固体和液体接触的重要表征参数。简单的将水滴到固体表面测定接触角能获得很多表面特性信息。接触角的测定在工业领域中广泛应用,覆盖行业从印刷到包装到炼油工业。
接触角作为质控参数
接触角在质控领域被广泛应用。由于在生产环境中操作简单并能持续饭就表面处理或涂覆效果,接触角测量成为Z理想的质控手段。例如在涂料领域涂料通过等离子处理增加涂料的粘附性。等离子处理后,表面接触角的测量能够评估处理效果。涂料涂覆是否均一也可以通过测量接触角来表征。
接触角决定储油层的浸润性
在储油层中,水(或盐水)、油和岩石相互接触,岩石表面的浸润性极大影响特定储油层的回收率。由于越来越少的新油能够被开采,不可持续开采的储油层得到了广泛的关注。为开采储油层中剩余油,正持续开发新的采油方法。提高采收率的主要机理之一是浸润性的改变,非常规储油层是典型的油溶,这意味着油紧紧粘附在岩石的表层。如果能够将将油溶变成水溶,便可继续采油。
触角可评估喷墨打印效果
喷墨打印效果主要依赖于纸张质量和墨水与纸张间的相互作用。接触角测量应用到喷墨打印领域研究浸润现象。墨水的表面张力和纸张的表面自由能是研究其两者浸润性和粘附性的重要参数。由于图像是由墨滴产生,接触角的测量能够很好的表征喷墨的质量。接触角通过分析墨滴的体积和接触角随时间的变化来研究分析研究墨滴扩散和吸附特性。
接触角对功能表面的表征
功能表面,例如具有特殊功能的表面,具有防潮、防冻、自洁、止血功效,已在众多领域中有所应用。由于表面是基于极端亲水性或疏水性,接触角是Z重要的表征方式。
Biolin光学接触角测量
Biolin光学接触角测量仪Attension Theta Flex,将进一步增强百欧林品牌在光学接触角仪器市场上的占有率和地位。有了这款产品,并搭配百欧林全新推出的网上支持系统Support Portal,能够提供更加优质的用户体验。
1.一台接触角测量仪,满足所有测试需求
2.yi流的用户界面
3.优越的分析精度
4.实时分析
5.完全自动化
6.为每个需求提供灵活性
7.便捷的数据处理和导出
8.优化工业使用
- 扫描电镜在生命科学中有哪些应用
- 油石,砂纸,锉刀,他们在钳工领域中各自有什么优点?
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- 液体涡轮流量计可以使用于哪些行业领域中?
- 无线数据采集传输系统主要应用在什么实际领域中?
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- 安泰高压放大器应用案例——在生命科学中的应用
本文描述的是高压放大器在生命科学中的应用-解决细胞过滤时堵塞问题:
实验名称:
利用介电电泳解决细胞过滤时的堵塞问题
研究方向:
用负向介电电泳力控制细胞向液体流向的反方向运动
实验内容:
(1)细胞正负介电电泳跨越频率测试:改变信号源频率,观察细胞在哪个频率范围受正向介电电泳力的作用,在哪个频率范围受负向介电电泳力的作用,确定实验要用的信号源频率;
(2)微粒在介电电泳作用下的运动:因为微粒比细胞容易控制和观察,所以先用微粒观察介电电泳现象;
(3)细胞在介电电泳作用下的运动
测试目的:
找到电压和流速的平衡关系
测试设备:
显微镜、信号发生器、高压放大器(ATA-2042)、示波器、微量注射泵
功率放大器型号:ATA-2042
实验过程:
实验平台搭建:
测试结果:
1、使用高压放大器之前:液体流动方向为从右向左,较小的微粒通过了过滤孔,较大的微粒则没有通过,并且堵在孔上。
2、使用高压放大器后:加50KHz,100V电压,微粒受到负向介电电泳作用,向右边运动,堵着的孔就不再堵塞了。
实验结论:功率放大器在该实验中发挥的效能,电压放大
选择该高压放大器的原因:(1)性价比高;
能够输出100V左右的电压,也能满足频率DC~1MHz的要求,能够满足实验需求。
下图是安泰ATA-2000系列高压放大器产品指标:
安泰研发,专注于功率放大器、计量校准产品、线束测试仪的研发,打破欧美国家的技术垄断和封锁,功率放大器产品服务于清华大学、宾夕法尼亚大学,奥克兰大学,埃及大学,ZG科学院,ZG绵阳九院等700多家科研机构,助力科技进步,如需申请样机SY,欢迎咨询安泰测试。
- pfa实验器皿为何能应用于各个行业领域中?
PFA是也被叫做特氟龙,铁氟龙,可溶性聚四氟乙烯等,是一种高性能的塑料材料。它具有优异的耐热、耐腐蚀和耐化学性能,可以在恶劣的环境下长期工作。PFA的抗拉强度和耐张强度都很高,而且透明度好,不会对加工后的制品产生影响。在生产过程中,聚四氟乙烯和全氟烷丙烯会在加热的条件下结合在一起,形成高分子聚合物。这种聚合物具有很好的物理性质和化学性质,使PFA材料具有了良好的性能表现。
因为氟塑料中含有氟原子,所以具有较多优异的性能,比如说阻燃性能、稳定性,优良的电绝缘性能、机械性能,高超的耐热性,突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能,良好的耐湿性和耐低温性等优异性能。
得益于这些优异的化学、物理以及热学性能,氟塑料被应用于国防、航空航天、半导体、电子电气、建筑、医疗、汽车、机电、冶金、石油化工等领域,是现代科技不可缺少的材料。
PFA材料的应用范围包括航空航天、化学、电子、医疗等领域。在航空航天领域,PFA材料可以制造高温高压的管道、连接器以及其他安全性要求高的部件,能够承受特殊的温度和压力。在化工领域,PFA材料可以用于化学槽、气体分配系统、化学泵等高耐腐蚀部件的制造。在电子领域, PFA材料可以用于半导体加工设备、传感器、电缆等高性能材料的制造。
总的来说,PFA是一种优异的高性能材料,具有优良的耐热性、耐腐蚀性和耐化学性能。它的广泛应用范围和多样化的制造方法,使得它在将来的发展中有着非常广阔的前景。
PFA试剂瓶,PFA容量瓶,PFA洗瓶,PFA洗气瓶,PFA烧杯,PFA坩埚,PFA烧瓶,PFA冷凝管,PFA药勺,PFA分液漏斗,PFA三角瓶,PFA透明管,PFA阀门,PFA量筒,PFA量杯均在实验中使用。
- 机械工程领域中,有哪些测量位移的传感器,各有何特点
- 电化学分析技术在生命科学中的应用有哪些?
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