科研热点 | 疼痛的新进展及常见研究方法
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When we live with pain, we are not living our true selves. We are not living our best selves. We are not even living at all, because the pain overtakes our ability to think, feel. Even to love.
-- 《成瘾剂量》
疼痛研究是全世界科学家、医生、药厂都在关注的重要科学问题,是寻找药物和相关应用的重要研究方向,也是目前神经科学研究的热点之一。
1. 2021年诺贝尔生理学或医学奖——人类痛觉和触觉全新研究方向
今年大卫·朱利叶斯 (David Julius) 教授和阿登·帕塔普蒂安 (Ardem Patapoutian) 教授因先后发现“温度和触觉感受器”共同获得2021年诺贝尔生理学或医学奖。他们的突破性发现,为我们对热觉、冷觉和机械刺激感知形成的理解奠定了基础,也开启了全新的研究方向[1],揭示了热觉、冷觉和机械刺激是如何被我们的神经系统感知的;温度和触觉感受器参与多种生理和病理过程。
2. 疼痛的新定义
1979年,国际疼痛学会(The International Association for the Study of Pain, IASP) 在世界范围对疼痛进行了定义。《中国疼痛医学杂志》的翻译:疼痛是一种与实际或潜在的组织损伤相关的不愉快的感觉和情绪情感体验,或与此相似的经历。
2020年7月16日,IASP对“疼痛”(Pain) 定义进行了修改,并在线发表在其会刊《PAIN》杂志上,这是IASP对自1979年开始在全世界使用的疼痛定义的首次修订。
图注:1979年版与2020年版疼痛定义的区别
图注:疼痛定义句型结构解析
3. 常见的疼痛研究方法
伤害感受性疼痛是由于刺激组织损伤的疼痛感受器(伤害感受器)造成,这些感受器主要位于皮肤或内脏。引起伤害性疼痛的伤害有切割伤、挫伤、骨折、挤压伤、灼伤、或其它任何可损害组织的伤害。该类疼痛常规会采用机械疼痛检测设备(如Von Frey,Randall-Selitto、面部刺痛温度刺痛),温度测痛设备(如:冷热盘、温度位置偏好测试、温度梯度测试、热痛甩尾、Hargreaves)等设备。
炎症性疼痛组织损伤触发由免疫细胞协调的快速局部反应而引起的炎症导致的疼痛。该类型疼痛多会采用双足平衡测痛、四足平衡动态、Randall-Selitto测痛等设备。
神经病理性疼痛是指由中 枢或外周神经系统原发性病变或功能障碍而引起的疼痛综合征。可由外伤或/和疾病致末梢神经,高频重复经颅磁刺激(rTMS)可有效治 疗神经性疼痛,尤其是三叉神经痛(TGN)和卒中后疼痛(PSP)。常见检测设备包括步态检测、失步分析、面部刺痛实验等方法。
接下来,我们将会发布系列疼痛相关内容及设备使用方法
敬请关注~
【参考文献】
[1] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2021. Thu. 14 Oct 2021. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/
[2] Patapoutian A, Peier AM, Story GM, et al . Thermo TRP channels and beyond: Mechanisms of temperature sensation[J]. Nat Rev Neurosci, 2003, 4(7):529-539.
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- 科研热点 | 疼痛的新进展及常见研究方法
When we live with pain, we are not living our true selves. We are not living our best selves. We are not even living at all, because the pain overtakes our ability to think, feel. Even to love.
-- 《成瘾剂量》
疼痛研究是全世界科学家、医生、药厂都在关注的重要科学问题,是寻找药物和相关应用的重要研究方向,也是目前神经科学研究的热点之一。
1. 2021年诺贝尔生理学或医学奖——人类痛觉和触觉全新研究方向
今年大卫·朱利叶斯 (David Julius) 教授和阿登·帕塔普蒂安 (Ardem Patapoutian) 教授因先后发现“温度和触觉感受器”共同获得2021年诺贝尔生理学或医学奖。他们的突破性发现,为我们对热觉、冷觉和机械刺激感知形成的理解奠定了基础,也开启了全新的研究方向[1],揭示了热觉、冷觉和机械刺激是如何被我们的神经系统感知的;温度和触觉感受器参与多种生理和病理过程。
2. 疼痛的新定义
1979年,国际疼痛学会(The International Association for the Study of Pain, IASP) 在世界范围对疼痛进行了定义。《中国疼痛医学杂志》的翻译:疼痛是一种与实际或潜在的组织损伤相关的不愉快的感觉和情绪情感体验,或与此相似的经历。
2020年7月16日,IASP对“疼痛”(Pain) 定义进行了修改,并在线发表在其会刊《PAIN》杂志上,这是IASP对自1979年开始在全世界使用的疼痛定义的首次修订。
图注:1979年版与2020年版疼痛定义的区别
图注:疼痛定义句型结构解析
3. 常见的疼痛研究方法
伤害感受性疼痛是由于刺激组织损伤的疼痛感受器(伤害感受器)造成,这些感受器主要位于皮肤或内脏。引起伤害性疼痛的伤害有切割伤、挫伤、骨折、挤压伤、灼伤、或其它任何可损害组织的伤害。该类疼痛常规会采用机械疼痛检测设备(如Von Frey,Randall-Selitto、面部刺痛温度刺痛),温度测痛设备(如:冷热盘、温度位置偏好测试、温度梯度测试、热痛甩尾、Hargreaves)等设备。
炎症性疼痛组织损伤触发由免疫细胞协调的快速局部反应而引起的炎症导致的疼痛。该类型疼痛多会采用双足平衡测痛、四足平衡动态、Randall-Selitto测痛等设备。
神经病理性疼痛是指由中 枢或外周神经系统原发性病变或功能障碍而引起的疼痛综合征。可由外伤或/和疾病致末梢神经,高频重复经颅磁刺激(rTMS)可有效治 疗神经性疼痛,尤其是三叉神经痛(TGN)和卒中后疼痛(PSP)。常见检测设备包括步态检测、失步分析、面部刺痛实验等方法。
接下来,我们将会发布系列疼痛相关内容及设备使用方法
敬请关注~
【参考文献】
[1] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2021. Thu. 14 Oct 2021. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/
[2] Patapoutian A, Peier AM, Story GM, et al . Thermo TRP channels and beyond: Mechanisms of temperature sensation[J]. Nat Rev Neurosci, 2003, 4(7):529-539.
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在实验室里,常常使用三lv甲烷、四氯化碳和石油醚等有机溶剂。这些试剂化学性质不活泼、不助燃,与酸、碱不起作用,处理起来比较困难。其易挥发,具有一定的毒性,污染环境。正确回收不仅能够保护环境,还能减少浪费。
一、石油醚:石油醚是石油馏分之一,主要是饱和脂肪烃的混合物,极性很低,不溶于水,不能和甲醇、乙醇等溶剂无限止地混合,实验室中常用的石油馏分根据沸点不同有下列数种,其再生方法大致相同。
再生方法:
用过的石油醚,如含有少量低分子醇,丙酮或乙mi,则置分液漏斗中用水洗数次,以氯化钙脱水、重蒸、收集一定沸点范围内的部分,如含有少量氯仿,在分液漏斗中先用稀碱液洗涤,再用水洗数次,氯化钙脱水后重蒸。
精制方法:
工业规格的石油醚用浓硫酸,每公斤加50一振摇后放置一小时,分去下层硫酸液,可以溶去不饱和烃类,根据硫酸层的颜色深浅,酌情用硫酸振摇萃取二、三次。上层石油醚再用5%稀碱液洗一次,然后用水洗数次,氯化钙脱水后重蒸,如需无水的,再加金属钠丝或五氯化二磷脱水干燥。
二、环乙烷:
沸点,性质与石油醚相似。
再生方法:
再生时先用稀碱洗涤。再用水洗,脱水重蒸。
精制方法:
将工业规格环乙烷加浓硫酸及少量硝酸钾放置数小时后,分去硫酸层,再以水洗,重蒸,如需无水的,再用金属钠丝脱水干燥。
三、苯:
沸点,比重0.879,不溶于水,可与乙mi、氯仿、丙酮等在各种比例下混溶,纯苯在时固化为结晶,常利用此法纯化。
再生方法:
用稀碱水和水洗涤后,氯化钙脱水重蒸。
精制方法:
工业规模的苯常含有噻吩、吡啶和高沸点同系物如甲苯等,可将苯1000毫升,在室温下用浓硫酸每次80毫升振摇数次,至硫酸层呈色较浅时为止,再经水洗,氯化钙脱水重蒸,收集79℃馏分。对于甲苯等高沸点同系物,则用二次冷却结晶法除去,苯在固化成为结晶,可以冷却到,滤取结晶,杂质在液体中。
四、氯仿:
比重1.488,不溶于水,易与乙mi、乙醇等混溶,在日光下易氧化分解成Cl2、HCl、CO2及光qi(COCl2),后者有毒,故应贮在棕色瓶中。氯仿在稀碱水作用下易分解产生甲酸盐,在浓碱水作用下则生成碳酸盐。
再生及精制方法:
医用氯仿含有1%酒精作为安定剂,以防止它的分解,可用水洗涤,氯化钙脱水重蒸,收集的馏分,贮于棕色瓶中。
五、四氯化碳:比重1.589,极性很低,不溶于水。
再生及精制方法:
工业规格的四氯化碳中常含有2~3%二硫化碳,其除去方法取1000毫升四氯化碳加5%KOH乙醇溶液100毫升,加热三十分钟,冷却后,用水洗涤(氯化钙或固体)分去水层,再用少量浓硫酸振摇多次,直至硫酸不变色,后用水洗涤,氯化钙或固体氢氧化钠脱水,加石蜡油少许后蒸馏可得精制品。
(附注)氯仿和四氯化碳脱水干燥时,切忌用金属钠,否则将发生爆炸事故。
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- 【科研热点】感染新冠后 眼睛也不好了?
感染新冠后 眼睛也不好了?
感染新冠后为什么会在家独自流泪?
感染新冠后为什么眼睛开始模糊了?
感染新冠后为什么眼睛总感觉酸涩疼痛?
感染新冠后眼睛的诸多不适是我的幻觉吗?
近来随着疫情政策的放开,一波又一波的“小阳人”相继涌现。除了伴随流涕、头痛、喉咙痛、咳嗽、发烧、味觉/嗅觉丧失等常见症状之外,不少“小阳人”竟然也感觉眼睛酸痛或不适。
眼睛酸痛不适
没错,这并不是幻觉!此前《柳叶刀》上发布的大型前瞻性观察研究结果便显示:即使接种过疫苗,仍有24.8-27.7%的新冠感染者会出现眼睛酸痛(Eye Soreness)的症状,基本上每4个小“阳”人中便会有1位中招。
感染新冠后明明应该进入呼吸道,为什么眼睛也惨遭毒手?它又是怎么进入的?为了明确新冠病毒侵入眼部的具体途径及临床特征,Jeong研究团队使用K18-hACE2转基因小鼠进行了一系列的动物实验以探寻新冠病毒诱发眼部疾病的机制。
该研究团队于2022年12月12日在《Nature Communications》上的发表的最 新研究结果表明:新冠病毒能通过三叉神经和视神经组成的网络,从鼻腔或肺部单向传播至大脑和眼睛;而新冠侵占眼部后,会诱发促炎症细胞因子以及趋化因子水平的升高,从而造成眼部不适以及视网膜炎症,甚至导致视力模糊和深度感知下降。
看到这里是不是瑟瑟发抖?不用过于担心,专家表言表示这种眼部症状只是暂时性的,随着阳性的消失也会逐渐恢复正常,有此烦恼的“小阳人”们切记注意用眼卫生,有不适感及时就医哦!
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- 核酸的那些事儿 | 了解这8种常见核酸提取方法,让科研更轻松
核酸作为一切分子生物学研究的基础,其提取通常是开启生物学研究的第一步,而且提取的核酸质量高低也是决定下游实验成败的关键因素之一。无论后续的克隆、PCR、QPCR、建库测序等等都需要核酸才能顺利进行。今天我们就来简单了解核酸提取的基本原理和方法。
什么是核酸?
核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA主要集中在细胞核内,线粒体和叶绿体中,而RNA主要分布在细胞质当中。
核酸作为基因表达的物质基础,是分子生物学研究的主要对象。无论是进行核酸的结构还是功能研究,首先都需要对核酸进行提取和纯化。核酸提取为大量广泛研究和应用提供了基础。
核酸提取的基本步骤
1、裂解细胞,释放核酸。使用裂解液破坏样品细胞结构,从而使样品中的DNA游离在裂解体系中;
2、核酸的分离与纯化。需要将与核酸结合的蛋白质以及多糖、脂类等生物大分子和其他不需要的核酸分子去除;
3、核酸的浓缩、沉淀;
4、纯化核酸。纯化则是使DNA与裂解体系中的其它成分,如蛋白质、盐及其它杂质彻底分离的过程。
核酸提取纯化原则和要求
1、需要保证核酸一级结构的完整性,为下游实验做准备;
2、排除其它核酸分子的污染(提取DNA时排除RNA的干扰,反之亦然);
3、核酸样品中没有对酶有抑制作用的有机溶剂和高浓度的金属离子;
4、将核酸样品中其它生物大分子如蛋白质、多糖和脂类分子的污染降到最低程度。
核酸提取纯化的常见方法
(一)核酸提取按照提取方式可分为手工提取和通量较高的自动化提取。
(二)按照提取原理有如下方法:
煮沸裂解法:此法一般用于DNA的手工提取。染色体DNA比质粒DNA分子大很多,且染色体DNA为线状分子,而质粒DNA为共价闭合环装分子;当加热处理DNA溶液时,线状染色体DNA容易发生变性,共价闭合的质粒DNA在冷却时即恢复其天然构象;变性染色体DNA片段与变性蛋白质和细胞碎片结合形成沉淀,而复性的超螺旋质粒DNA分子则以溶解状态存在液相中,从而可通过离心将两者分开。煮沸裂解法提取DNA,得量少,杂质多,DNA可能会出现断裂,主要适用于一些粗略的实验。
酚氯仿抽法:此法是DNA提取的经典方法,主要是使用两种不同的有机溶剂交替抽提将蛋白去除。用苯酚处理匀浆液时,由于蛋白与DNA的联结键已断,蛋白分子表面又含有很多极性基团与苯酚相似相溶,同时苯酚抑制了DNase的降解作用,蛋白质分子溶于酚相,而DNA溶于水相。离心分层后取出水层,多次重复操作,再合并含DNA 的水相,利用核酸不溶于醇的性质,用乙醇沉淀DNA。离心后,DNA可取出。酚氯仿抽提最大的优势是成本低,对实验条件要求较低。提取的DNA保持天然状态。获得的DNA纯度高、片段大、效果好,缺点是操作较为繁琐。
浓盐法:高盐沉淀法是酚氯仿抽提方法的一个变种,利用RNP和DNP在电解溶液中溶解度不同,将二者分离。优点事省略了酚氯仿抽提操作的麻烦,并且几乎克服了酚氯仿抽提方法的一切缺点,只是得到DNA的纯度不够稳定。
阴离子去污剂法:用SDS或二甲苯酸钠等去污剂使蛋白质变性,可以直接从生物材料中提取DNA。由于细胞中DNA与蛋白质之间常借静电引力或配位键结合,同时阴离子去污剂能够破坏这种价键,所以常用阴离子去污剂提取DNA。SDS法操作简单、温和,也可提取到较高分子量 DNA ,但所得产物含糖类杂质较多。
异硫氰酸胍/苯酚法(Trizol法):Trizol法是提取RNA的经典方法,在匀质化或溶解样品中,Trizol试剂可保持RNA的完整性,同时又能破坏细胞及溶解细胞成分。加入氯仿离心后,裂解液分层成水相和有机相。RNA存在于水相中。水相转移后,RNA通过异丙醇沉淀回收。移去水相后,用乙醇可从中间相沉淀得到DNA,加入异丙醇沉淀可从有机相得到蛋白质。Trizol法适用于普通的植物组织、动物组织以及真菌和细菌等的RNA提取实验。
CTAB法原理(植物DNA提取经典方法):CTAB(hexadecyltrimethylammoniumbromide,十六烷基三甲基溴化铵),是一种阳离子去污剂,具有从低离子强度溶液中沉淀核酸与酸性多聚糖的特性。在高离子强度的溶液中(>0.7mol/L NaCl),CTAB与蛋白质和多聚糖形成复合物,只是不能沉淀核酸。通过有机溶剂抽提,去除蛋白、多糖、酚类等杂质后加入乙醇沉淀即可使核酸分离出来。
离心柱纯化:通过特殊硅基质吸附材料,能够特定吸附DNA,而RNA和蛋白质顺利通过,然后利用高盐低PH结合核酸,低盐高PH值洗脱,来分离纯化核酸。离心柱纯化也是试剂盒提取中广泛的使用方法。离心柱法DNA提取试剂盒价格较低,操作相对简单,在市面上应用较为广泛。但是其具有样本需求量大,损失多,对于珍稀样本无能为力,同时不便于高通量、自动化操作等劣势。
磁珠法提取:磁珠法利用了磁性颗粒活性基团在一定条件下可与核酸结合和解离的原理,先使用细胞裂解液裂解细胞,带有活性基团的磁性颗粒可特异性吸附从细胞中游离出来的核酸分子,而样品中的其他干扰物则很好的移除了,在磁场作用下,磁性颗粒与液体分开完成,最后回收颗粒(即磁珠-DNA 混合物),再用洗脱液洗脱即可得到纯净的DNA,获得质量较高的核酸模板。磁珠法不需要离心、无需加入多种试剂,操作简单,符合核酸自动化提取要求。但是成本较高,科研端使用很难普及。
想必核酸提取的基本方法大家应该都有了大概的了解了。工欲善其事,必先利其器。为了加速核酸、蛋白质提取和纯化实验,瑞沃德微量高速冷冻离心机M1324R成为必备之选,其转速可达15000rpm,将从省时、省心、省事、省地等方面让您的离心实验变得更简单。
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- 微流控芯片的常见连接方法
微流控芯片分为硬质和软质芯片两大类,软质芯片主要指PDMS芯片,硬质芯片有聚合物芯片如PMMA芯片、PC芯片、COC芯片等、玻璃芯片、硅衬底芯片等。针对这些不同类型的芯片,其进出口的连接主要有四种方式:(1)PDMS芯片的钢针或毛细管的直接连接;(2)硬质芯片(包括玻璃芯片和聚合物芯片)的接头粘接;(3)微流体探针与芯片的连接;(4)芯片夹具和垫片。
针对以上四种连接方式,分别简要介绍如下。(1)PDMS芯片的连接PDMS芯片的进出口连接比较简单,在给PDMS芯片打孔的流程中,采用与钢针或毛细导管外径相当的打孔器具进行打孔,然后使用相应的钢针或毛细管直接插入到PDMS芯片的进出口即可。如果PDMS芯片的厚度较薄,可以用PDMS片在PDMS芯片上加固一层,以增加钢针或毛细管与PDMS芯片进出口的摩擦力。钢针和毛细管型号规格的选择需要依据具体的实验要求而选择。PDMS芯片的连接(2)硬质芯片的接头粘接对于硬质芯片的进出口连接,不能像PDMS芯片连接那样,直接把钢针或导管直接插入到芯片的进出口上。不过,可以使用粘接的办法把标准的螺纹接头(如IDEX接头)粘接在芯片的进出口位置。使用O型密封圈,采用合适的粘接方法,可以达到芯片进出口的完全密封,也可以把粘胶和液体隔离开来。但是,O型密封圈的使用增大了进出口的死体积,而且这个死体积不一定能够被液体完全填充,甚至会产生气泡。气泡的存在会破坏系统的完整性,而且气泡有可能还会进入到芯片的通道内。此外,微流控系统流体通路上的压缩气体还会产生不可控的流体脉动。如果实验用到活细胞,压缩气体或气泡会与活细胞接触,从而导致细胞死亡。除此之外,粘接接头的使用增大了芯片进出口的面积,降低了芯片进出口可使用的密度。该方法粘接的芯片是一次性的,如果芯片通道发生堵塞,那么芯片便会浪费掉。此外,在粘接的过程中,需要等待较长的粘胶固化时间。**详细的粘接步骤请下载链接文件硬质微流控芯片的粘接步骤粘接法把螺纹接头粘接在芯片的进出口位置(3)微流体探针与芯片的连接微流体探针连接器把一定大小的压缩力施加在垫片上,垫片可把毛细管周围紧密的密封在芯片的进出口位置,从而产生无泄漏的,零死体积的连接。连接剖面图如图一中的上图连接所示。这种连接方法没有死体积,不是性的而且不需要任何粘接剂。采用微流体探针的连接方法可以在任何类型的芯片进出口位置进行快速的、可重复性的移除/添加连接,而且垫片还可以重复使用。此外,微流体探针连接器还可以实现三个芯片进出口的同时连接,剖面图如图一中的下图连接所示。图一 微流体探针连接器与芯片连接的剖面图微流体探针连接器与PDMS芯片的连接(实物图)2通道微流体探针连接器与PMMA芯片的连接(左:从芯片上方观察,右:从芯片下方观察)微流体探针连接器的端附件(端附件可连接不同规格的毛细管)CorSolution微流控芯片进出口探针连接器的使用视频,请见如下链接(4)芯片夹具和垫片的使用现有的微流控芯片夹具适用于特定的芯片结构,对不同规格的芯片结构没有通用性,但可以提供紧密的、无泄漏连接。芯片夹具在使用时,还需要相应的垫片密封毛细管的周围与芯片的进出口。这种连接方式的主要优势是简单、快速、方便。对于芯片夹具的选择,需要依据所使用的具体芯片规格进行选择。现展示几种常见的芯片夹具实物,如下图所示。dolomite玻璃芯片用微流控芯片夹具Micronit芯片夹具(可同时做电阻抗检测)以上是微流控芯片常用的几种连接方式。对于其它的芯片连接方式,如高压连接、高温连接等,请联系我,我很高兴能与您一起讨论微流控芯片的进出口连接。
更加详细的内容介绍,请查看如下链接:http://blog.sina.com.cn/fangdzxx
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