电泳技术在医学中的应用
电泳技术在医学中的应用
自从1946年瑞典物理化学家Tiselius教授研制的第一台商品化移界电泳系统问世以来,在近半个多世纪的时间里,电泳技术发展极其迅速。基于电泳原理的各种仪器设备不断问世,特别是20世纪80年代后, 许多自动化电泳仪器相继为临床实验室所采用,电泳技术已成为基础医学和临床医学研究的重要工具之一。目前,该技术已广泛用于蛋白质、多肽、氨基酸、核苷酸、有机物、无机离子等的分离和鉴定,甚至病毒与细胞的研究。特别是电泳所用支持介质由流动相改为固相支持物后,各种各样的电泳分析装置不断推出以适应不同教学、临床和科研工作的需要。当今,电泳技术与质谱技术联用在后基因组学研究中,正发挥者着巨大的作用,为临床检验的发展带来新的生机与活力。
一、电泳分析仪
电泳分析仪可分为两大类:临床实验室常规类,如全自动荧光/可见光双系统电泳仪、全自动醋纤膜电泳仪、全自动琼脂糖电泳仪和全自动琼脂糖电泳仪;科研为主兼做临床样本类,如双向电泳及双向电泳2液相色谱2质谱联用、高效毛细管电泳及高效毛细管电泳2质谱联用、高效毛细管芯片电泳、DNA测序系统。
1. 全自动荧光/可见光双系统电泳仪:具有荧光/可见光双系统,在使用荧光试剂项目如肌酸
激酶(CK) 、乳酸脱氢酶(LD)同工酶时为全自动。只需将样品、试剂、琼脂糖凝胶电泳胶片放好后,操作人员可离机完成试验并得到结果,此为全自动电泳仪。但是使用可见光项目如蛋白电泳,中途人员需返回,将电泳胶片由电泳槽放入染色系统中才可完成试验。而最大优点是荧光系统全自动且灵敏度高,准确度高并且采用高压、低温系统,只需要20 min即可完成电泳分析,速度非常快。
2. 全自动醋纤膜电泳仪:为可见光单系统,使用醋纤膜电泳片。自动化程度高,只需将样品、试剂、电泳片放好,人员可离机完成试验得到结果。但是因为使用醋纤膜致使灵敏度低,无法分析尿蛋白/脑脊液蛋白,对同工酶分析效果也不理想,多半实验室只用于血清蛋白电泳分析。
3. 全自动琼脂糖电泳仪:为可见光单系统,使用琼脂糖凝胶电泳胶片。优点为灵敏度高,可使用于低浓度蛋白检验,如尿蛋白及脑脊液蛋白。而同工酶的分离效果也相当不错。但缺点为自动化程度较差,当电泳结束和染色脱色完成后,工作人员必须将电泳片由机器中取出,对实
验室较为麻烦。但是因为这类仪器所能做项目比较多,且灵敏度较高仍为许多实验室所接受。
4. 全自动电泳分析系统:集上述仪器的优点,自动点样、电泳、呈色(或染色、脱色) 、烘干。可用各种电泳片,包括琼脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等,采用可见光及荧光呈色双系统,是一种较理想的电泳仪。
5. 双向电泳及双向电泳2液相色谱2质谱联用:双向电泳第一向为等电聚焦,第二向为梯度十二烷基磺酸钠( SDS)电泳。样品经过电荷与质量两次分离后可得到分子的等电点、分子量等信息,这是目前所有电泳技术中分辨率最高,信息量最多的技术,已成为分析复杂蛋白混合物
的基本工具。自1975年,O′Farrel等建立这种技术后,已有许多改进,使得这一技术日趋完善。ISO2DALT系统的第一向是用管状凝胶,虽然分辨率高、上样量大、耐高盐等优点,但有阴极漂移而丢失碱性蛋白、载体两性电解质pH梯度不稳定、受电场和时间影响而重复性不好等缺点。20世纪80年代后期, Gorg等将固相pH梯度等电聚焦技术用作双向电泳的第一向,称为IPG2DALT。固相pH梯度等电聚焦没有阴极漂移, pH梯度稳定,分辨率高,重复性好,是目前流行的双向电泳技术。与传统的单向电泳方法最多只能分析100种蛋白质样品相比,双向电泳最多可分析5 000 ～ 10 000个蛋白点的图谱。双向电泳在分离蛋白混合样品,比较差异方面有不可替代的作用。当发现新的蛋白点时,将其切下再用液相色谱分离,与质谱联用,
最后可鉴定新发现的蛋白质组分。
6. 高效毛细管电泳及高效毛细管电泳2质谱联用:高效毛细管电泳是以弹性石英毛细管为分离通道,以高压直流电场为推动力,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现
分离的电泳分离分析方法。利用毛细管代替平板凝胶,分离效率得以提高。高效毛细管电泳的应用范围从小分子、无机离子到生物大分子,甚至整个细胞,从带电粒子到中性分子都可用高效毛细管电泳方法进行分析。目前,毛细管与质谱的接口难题已经解决,人们能利用毛细管电泳的高效分离能力与质谱的鉴定技术联用发挥其特殊功能,发现未知的化合物。尤其是阵列毛细管电泳仪已经问世,这将克服目前大多数商品化毛细管电泳仪只能进行单根毛细管电泳的缺陷,这种高通量的新方法将会给后基因组时代的基因分析带来革命性的变化。
7. 毛细管电泳芯片:利用毛细管电泳芯片可以进行DNA长度、序列和基因分型等分析,在临床检测,尤其在遗传病的诊断中具有重要意义。现在分离DNA,是利用芯片分离荧光标记的寡核苷酸,整个分离过程在45 s之内,而芯片的长度仅为318 cm。因为其可承载高电压(2 30
0 V / cm)并具有较小的样品体积,故有利于得到较好的分离效果。而用传统的毛细管电泳分离技术分离DNA样品,通常需要10～30 min,电压也只能加到500 V / cm。另外有人制作的用于高速DNA分离的芯片,有效长度仅为315 cm,分离从70～1 000bp的DNA 片断,时间在120 s以内。目前,高速、高通量的毛细管电泳芯片已经发展得比较完善。2002年笔者曾在瑞典召开的第十五届国际微量分离与分析会议上见到Caliper公司设计的DNA电泳芯片,即在一个光盘大小的芯片上有96个毛细管电泳阵列,分别与96个样品池相连,呈辐射状,并采用一个旋转的共聚焦荧光检测系统对信号进行检测。此系统可以同时对96个不同的样品进行分离,分离检测过程在8 min以内。
8. DNA测序系统:该系统利用凝胶毛细管的原理,将多道毛细管阵列设计,用4种不同的荧光染色标记4种核苷酸,在模板上合成DNA单链,然后在DNA外切酶的作用下进行碱基的连续水解和释放,用激光识别和记录释放的碱基。可用于DNA序列测定,杂合子自动检测,点突变分析,等位基因鉴定, SNP筛查,杂合性缺失检测,AFLP指纹图谱,微卫星DNA的不稳定性分析,基因表达,测序质量评估,序列比较等。20世纪90年代中期,测序仪重大改进,集束化的毛细管电泳代替凝胶电泳。2001年完成人类基因组框架图提前完成得益于多通道、集束化的毛细管凝胶电泳技术的出现。目前,在我国已有少数医院开始采用8 通道的DNA测序,系统开展用拉米夫定治疗乙型肝炎病毒(HBV)的YMDD突变检测。
二、电泳技术临床应用
随着新的电泳技术的出现,各种自动化电泳分析仪问世并相继被引入临床实验室,电泳技术在临床疾病的诊断中正发挥越来越多的作用,特别是为各种体液蛋白质、同工酶等的检测提供了新的手段。
1. 血清蛋白电泳:新鲜血清经醋酸纤维薄膜或琼脂糖电泳、染色后,常见白蛋白、α1、α2、β和γ球蛋白5条带。血清蛋白质电冰图谱是了解患者血清蛋白质全貌的有价值的方法,可用为初筛试验。急性炎症或急性时相反应时常以α1、α2区带加深为特征;妊娠型α1区带增高,伴有β区带增高;肾病综合征、慢性肾小球肾炎时呈现白蛋白下降,α1、β球蛋白升高;缺铁性贫血时可由于转铁蛋白的升高而呈现β区带增高,而慢性肝病或肝硬化呈现白蛋白显著降低,γ球蛋白升高2～3倍,示免疫球蛋白( Ig)多克隆高,甚至可见β～γ桥,还可在γ区呈现细而密的寡克隆区带;单克隆Ig异常症(M蛋白血症)则在电冰区带α～γ区呈现致密而深染,高度集中的蛋白克隆增生区带(M蛋白区带) 。
2. 尿蛋白电泳:尿蛋白电泳的主要目的是在无损伤的情况下,协助临床判断肾脏病变的严重程度。当不能进行肾活检时,尿蛋白电泳结果能很好地协助临床判断肾脏的主要损害。尿蛋白电泳后呈现出中、高分子蛋白区带主要反映肾小球病变,呈现出低分子蛋白区带可见于肾小管病变或溢出性蛋白尿(如本周蛋白) ;混合性蛋白尿可见到各种分子量区带,示肾小球和肾小管均受累及。对临床症状不典型的患者及微量蛋白尿患者的诊断及各种肾脏疾病治疗过程中病情的动态分析也具有很大价值。
3. 脑脊液蛋白电泳:若在脑脊液(CSF)标本中检出寡克隆区带,而其相应血标本中未能检出区带,反映是由中枢神经系统本身合成的Ig,具有重要临床意义。但为保证正确的比较与分析,须将患者血清和CSF在同一天同步进行分析,以论证不同来源的Ig。中枢合成Ig是中枢神经系统疾患的一个重要信号,主要用于多发性硬化症、痴呆、脊髓炎、亚急性脑白质炎、神经性梅毒等中枢神经系统疾患的诊断和鉴别诊断。
4. 血红蛋白及糖化血红蛋白电泳:应用电泳法鉴别患者血液中Hb的类型及含量对于贫血类型的临床诊断及治疗具有重大意义。HbA2 增高是β2轻型地中海贫血的一个重要特征, HbA 2 减低见于缺铁性贫血及其他Hb合成障碍性疾病(常见如α2地中海贫血) 。电泳发现异常Hb如HbC、HbD、HbE、HbK和HbS等则可诊断为相应的Hb分子病。在酸性条件下电泳,可将糖化血红蛋白的不同组分HbA1 a, HbA1 b和HbA1 c分离开来, HbA1 c形成与RBC内葡萄糖有关,可特异性反映测定前6 ～ 8周体内葡萄糖水平。此外,糖化血红蛋白可对某些患者因HbF增高所造成HbA1 c假性升高作出解释。
5. 免疫固定电泳:可对各类Ig及其轻链进行分型,最常用于临床常规M蛋白的分型与鉴定。一般用于单克隆Ig增殖病、单克隆Ig病、本周蛋白和游离轻链病、多组分单克隆Ig病、重链病、CSF寡克隆蛋白鉴别、多克隆Ig病的诊断和鉴别诊断。
6. 同工酶电泳:临床上用于同工酶或同工酶亚型分析。(1)乳酸脱氢酶(LD /LDH)同工酶:用琼脂糖凝胶电泳(AGE)法可分离出5种同工酶区带(LD1 ～LD5 ) 。主要用于急性心肌梗死(LD 1 >LD2 )及骨骼肌疾病(LD5 升高)的诊断和鉴别诊断。恶性肿瘤、肝硬化时可见LD5 明显升高,或在胸腹水中出现一条异常LD6区带。(2)肌酸激酶(CK)同工酶:采用AGE法可分离出3种CK同工酶。当出现异常同工酶如巨肌酸激酶1 (CK1 ) 、巨CK2 等时,从电泳图谱上很容易发现。CK2MB在心肌梗死早期增加和短时间内达峰值也是心肌再灌注的指征。CK2BB 增高见于脑胶质细胞瘤、小细胞肺癌和胃肠道恶性肿瘤,后者还常有CK2Mt增高。 (3) CK 同工酶亚型:指CK2MM亚型(CK2MM1、CK2MM2、CK2MM3 )和CK2MB亚型(CK2MB1、CK 2MB2 ) ,常采用琼脂糖凝胶IEF或高压电泳。采用琼脂糖凝胶高压电泳可进行CK同工酶亚型的常规快速分析,用于临床早期心肌损伤的临床诊断与鉴别诊断。主要用于急性心肌梗死的早期诊断,也可用于确定心肌再灌注、溶栓治疗后的病情观察。(4)碱性磷酸酶(ALP)同工酶:可采用AGE法进行ALP同工酶的常规快速分析。肝外阻塞性黄疸、转移性肝癌、肝脓疡和胆石症时胆汁ALP检出率很高,并伴有肝ALP增加,而肝内胆汁淤积、急性肝炎、原发性肝癌等主要表现为肝ALP增多,大多数不出现胆汁ALP。甲亢、恶性骨损伤、佝偻病、骨折、肢端肥大症所致骨损伤等,均引起骨ALP同工酶增加。骨ALP、高分子ALP同工酶对恶性肿瘤骨转移或肝转移的阳性预示值较总ALP高。胃肠道肿瘤、肺癌等恶性肿瘤时出现类肠型AL P。(5)γ2谷氨酰转肽酶(γ2GT/GGT)同工酶:用CAE或AGE法可将γ2GT同工酶分离为γ2GT 1 ～γ2GT4 ,正常人只见γ2GT2和γ2GT3 ,重症肝胆疾病和肝癌时常有γ2GT1出现,γ2GT 4 与胆红素增高密切相关。
7. 脂蛋白电泳:脂蛋白电泳检测各种脂蛋白(包括胆固醇和TG)主要用于高脂血症的分型、冠心病危险性估计,以及动脉粥样硬化性及相关疾病的发生、发展、诊断和治疗(包括治疗性生
活方式改变、饮食及调脂药物治疗)效果观察的研究等。
三、现状与展望
我国在电泳技术临床应用上与国外相比,存在明显差距。对于电泳项目,国内一般以血清蛋白为主,而国外所做项目包括血清蛋白、尿蛋白、CK、LD、ALP、GGT同工酶、各种脂蛋白的胆固醇/甘油三酯等。对于电泳试剂,欧美这几年均以琼脂糖凝胶电泳片占95%以上,国内仍有40%市场采用醋纤膜电泳片。分析这些差距,有主观因素,也有客观原因。目前国内有不少临床实验室仍采用较落后的电泳设备或手工电泳方法,既不能及时、准确获得分析结果,也使得许多新的检验项目不能开展并应用于临床常规分析,影响了临床相关疾病的诊治和检验医学的发展。也有一些较大规模的医院,虽然购置了先进的自动化电泳系统,但由于宣传介绍不够,临床医生对电泳检测项目了解少而不开检验申请单。
从目前临床实验室的要求来看电泳仪必须具有下列功能:
(1)全自动:必须达到人员离机作业,由点样到出报告没有人工动作。
(2)速度快:所有项目应在60 min内完成同时具备急诊项目如CK、LD等同工酶及亚型项目。
(3)项目全:除了血清蛋白、脂蛋白、血红蛋白、CK、LD同工酶等传统项目外必须还能完成尿蛋白、脑脊液蛋白、免疫固定(单克隆抗体) 、ALP和GGT同工酶、胆固醇(高密度/极低密度/低密度脂蛋白) 、脂蛋白( a)等最新检验项目。
(4)敏感度高:必须采用敏感度高的电泳片。如琼脂糖凝胶系统,才能得到准确度高,分辨率高的电泳结果。
更多农业仪器信息来自中国农业仪器网
https://www.360docs.net/doc/df13369282.html,/出师表
两汉：诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。
免疫学的临床应用
免疫学的临床应用有两个方面：一是应用免疫理论来阐明许多疾病的发病机制和发展规律；二是应用免疫学原理和技术来诊断和防治疾病。本章内容主要是后者。此外，免疫学不仅应用于传统的传染病中，而且在肿瘤、自身免疫病、免疫缺陷病、器官移植、生殖免疫等中均广泛应用。 免疫学防治是指应用免疫制剂或免疫调节药物调整机体的免疫功能，对疾病进行预防和治疗。特异性免疫的获得方式有自然免疫和人工免疫两种。自然免疫主要指机体感染病原体后建立的特异性免疫，也包括胎儿或新生儿经胎盘或乳汁从母体获得抗体而产生的免疫。人工免疫则是人为地使机体获得免疫，是免疫预防的重要手段，包括人工自动免疫、人工被动免疫和过继免疫。 人工自动免疫是给机体接种疫苗或类毒素等抗原物质，刺激机体产生特异性免疫。国内常将用细菌制作的人工主动免疫的生物制品称为菌苗，而将用病毒、立克次体螺旋体等制成的生物制品称为疫苗，而国际上把细菌性制剂，病毒性制剂及类毒素统称为疫苗。经人工自动免疫产生的免疫力出现较慢，但免疫力较持久，故临床上多用于预防。人工自动免疫制剂其主要有灭活疫苗、减毒活疫苗、类毒素、以及各种新型疫苗。 人工被动免疫是给机体输入抗体等制剂，使机体获得特异性免疫力，输入抗体后立即获得免疫力，但维持时间短，约2~3周，临床上用于治疗或紧急预防。人工被动免疫的生物制品主要有抗毒素、抗菌血清与抗病毒血清、胎盘球蛋白和血浆丙种球蛋白。 过继免疫治疗是指给患者转输具有在体内继续扩增效应细胞的一种疗法。如给免疫缺陷病患者转输骨髓细胞；给肿瘤患者输入体外激活扩增的特异肿瘤浸润淋巴细胞或非特异性的LAK细胞等。应用时应考虑供者与受者之间HLA型别是否相同，否则输注的细胞会被迅速清除，或者发生移植物抗宿主反应。再如造血干细胞移植：取患者自身或异体骨髓或脐血输入患者，移植物中的多能干细胞可在体内定居、增殖、分化、使患者恢复造血功能和形成免疫力。造血干细胞移植可用于治疗再生障碍性贫血、白血病以及某些免疫缺陷病和自身免疫病等。 在医学制剂影响免疫功能的制剂主要有两类：免疫增强剂和免疫仰制剂。免疫增强剂是指通过不同方式，达到增强机体免疫力的一类免疫治疗药物。临床上常用于治疗与免疫功能低下有关的疾病及免疫缺陷病。免疫增强剂种类很多，按其作用的先决条件可分为三类：一是免疫替代剂，用来代替某些具有免疫增强作用的生物因子的药物。按其作用机制可分为提高巨噬细胞吞噬功能的药物，提高细胞免疫功能的药物，提高体液免疫功能的药物等；按其作用性质又可分为特异性免疫增强剂和非特异性免疫增强剂；按其来源则可分为细菌性免疫增强剂及非细菌性免疫增强剂。二是免疫恢复剂，能增强被抑制的免疫功能，但对正常免疫功能作用不大。常用的免疫增强剂如：卡介苗、短小棒状杆菌、内毒素、免疫核糖核酸、胸腺素、转移因子、双链聚核苷酸、佐剂等。免疫抑制剂是对机体的免疫反应具有抑制作用的药物。能抑制与免疫反应有关细胞的增殖和功能，能降低抗体免疫反应的制剂。常用的免疫抑制剂主要有五类：（1）糖皮质激素类，如可的松和强的松、泼尼松龙等；（2）微生物代谢产物，如环孢菌素和藤霉素等；（3）抗代谢物，如硫唑嘌呤和6-巯基嘌呤等；（4）多克隆和单克隆抗淋巴细胞抗体，如抗淋巴细胞球蛋白和OKT3等；（5）烷化剂类，如环磷酰胺等。 免疫学诊断是指应用免疫学原理和方法对传染病、免疫性疾病等进行和免疫功能进行测定。由于免疫学检测具有高特异性和敏感性，因此常用临床诊断的一种重要手段。目前常用的免疫诊断方法具有体液免疫试验。细胞免疫试验和皮肤试验三种。 抗原抗体反应在体内表现为溶细胞、杀菌、促进吞噬、中和毒素或引起免疫病理损伤等；在体外可出现凝集、沉淀、细胞溶解和补体结合等可见反应。由于抗体主要存在于血清中，临床上多用血清标本进行试验，故体外的抗原抗体反应曾被称为血清学反应。但随着免疫学
毛细管电泳的基本原理及应用
毛细管电泳的基本原理及应用 摘要：毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等，比HPLC 分析高效、快速、微量。 关键词：毛细管电泳原理分离模式应用 1概述 毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）一样，同是液相分离技术，因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充，但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳（C E）除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外，其仪器结构也比高效液相色谱（HPLC）简单。C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。 毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点，因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。
光电技术在生物医学中的应用一现状与发展
论文题目： 光电技术在生物医学中的应用——现状与发展 学院 专业名称 班级学号 学生 2013年12月19日
摘要： 简要介绍光电技术在生物医学应用中的发展概况，从基因表达与蛋白质——蛋白质相互作用研究方面，重点讨论了生物分子光子技术的特点与优势，阐明基于分子光学标记的光学成像技术是重要的实时在体监测手段，最后简要讨论了医学光学成像技术在组织功能成像和脑功能成像中的应用原理。 关键词：光电技术，医学诊断与治疗，分子光子学，医学成像
1.生物医学光子学发展简介 光电技术在生物医学中的应用实质上就是生物医学光子学的研究畴。生物医学光子学是近年来受到国际光学界和生物医学界广泛关注的研究热点。在国际上一般称为生物医学光子学或生物医学光学。 光子学以量子为单位，研究能量的产生、探测、传输与信息处理。光子技术在生物与医学中的应用即定义为生物医学光子学，其相应产业涉及人类疾病的诊断、预防、监护、治疗以及保健、康复等。研究容包括:光子医学与光子生物学，X-射线成像，MRI ，PET等。近年来，生物医学光子学在生物活检、光动力治疗、细胞结构与功能检测、对基因表达规律的在体观测等问题上取得了可喜研究成果，目前正在从宏观到微观多层面上对大脑活动与功能进行研究。美国《科学》杂志在最近儿年已发表相关论文近20篇。随着光子学技术的发展，生物医学光子学将在多层次上对研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象产生重要影响。 在国际上已经成立了国际生物医学光学学会(International Biomedical Optics Society)，简称IBOS。IBOS每年与国际光学工程学会(SPIE)联合举办学术会议。国外 学术交流方面，作为生物医学工程和光学工程领域重要国际会议的“生物医学光学国际学术研讨会”(International BiomedicalOptics Symposium，简称BIOS)每年在美国和欧洲各举办一次。在国，国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。在第六届学术会议上发表学术论文75篇，论文摘要27篇。 从光电技术(或光子技术)在生物医学中的应用现状可以看到，光子医学与光子生物学的研究和应用围是广泛而且深入的，并正在形成有特色的学科和产业。例如，由于生物超微弱发光与生物体的细胞分裂、细胞死亡、光合作用、生物氧化、解毒作用、肿瘤发生、细胞和细胞间的信息传递与功能调节等重要的生命过程有着密切的联系，基于生物超微弱发光的生物光子技术在肿瘤诊断、农业、环境监测、食品监测和药理研究等方面己经得到应用。 下面主要从生物分子光子技术和医学光学成像技术两个方面介绍当前的研究现状 与发展趋势。
双向电泳技术在生物医学中的应用现状和应用前景
双向电泳技术在生物医学中的应用现状和应用前景 1 双向电泳技术 1.1双向电泳技术概述 双向电泳（two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE）是蛋白分离的黄金标准，由此可以分析生物样品的显著差别，产生的结果用于诊断疾病、发现新的药物靶标和分析潜在的环境和药物的毒性。双向电泳分离技术利用复杂蛋白混合物中单个组分的电泳迁移，第一向通过电荷的不同分离，另一向通过质量的不同分离。双向电泳协同质谱技术是正在出现的蛋白组学领域的中心技术。 双向电泳是一种分析从细胞、组织或其他生物样本中提取的蛋白质混合物的有力手段，是目前唯一能将数千种蛋白质同时分离与展示的分离技术，其高分辨率、高重复性和兼具微量制备的性能是其他分离方法所无与伦比的。双向电泳技术、计算机图像分析与大规模数据处理技术以及质谱技术被称为蛋白质组研究的三大基本支撑技术。可见双向电泳在蛋白质组学研究中的重要性。就像Fey和Larsen在他们的综述中提到：“尽管人们都想有新技术取代它，可是如果希望对细胞活动有全面的认识，其他技术无法在分辨率和灵敏度上与双向电泳相媲美”。 1.2 双向电泳技术的原理 双向电泳技术是蛋白质组学研究的核心技术之一。它利用了各种蛋白质等电点和分子量的不同来分离复杂蛋白质组分，具有较高的分辨率和灵敏度，目前已成为复杂蛋白质组分检测和分析的最好的生化技术。IPG - DALT系统双向电泳技术原理简明：首先利用等电聚焦( isoelectric focusing ,IEF) 将蛋白质沿pH 梯度分离至各自等电点(isoelectric point ,pI)，通过电荷分离蛋白质；然后沿垂直的方向以十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳( sodium dodecyl sulphate polyacryla -mide gel electrophoresis ,SDS-PAGE)，通过分子量分离蛋白质。所得蛋白双维排列图中每个点代表样本中一个或数个蛋白质，而蛋白质的等电点、分子量和在样本中的含量也可显现出来。蛋白双向电泳的分辨率和灵敏度很高，一般可分离
免疫学在医学中的应用
早在1000多年前，人们就发现了免疫现象，并由此发展起来对传染病的免疫预防。中国人首先发明了用人痘痂皮接种以预防天花，并且在十五世纪中后期的明朝隆庆年间有较大改进，并得到广泛的应用。后来，这一伟大发明传播到日本、朝鲜、俄国、土耳其和英国等许多国家。后英国医生琴纳据此研究出用牛痘菌预防天花的方法，为免疫学对传染病的预防开辟了广阔的前景。全世界能在20世纪70年代末消灭天花，接种牛痘菌发挥了巨大作用。[1] 19世纪末，法国化学家、微生物学家巴斯德于研究人和动物的传染病时，分析了免疫现象。并在琴纳的启发下，他发明用减毒炭疽杆菌苗株制成疫苗，预防动物的炭疽病；用减毒狂犬病毒株制成疫苗，预防人类的狂犬病。 著名动物学家梅契尼科夫在长期研究昆虫和动物细胞吞噬异物的现象后，于1883年指出体内的白细胞和肝、脾组织中的吞噬细胞具有吞噬和消化细菌的能力。德国细菌学家、免疫学家贝林于1890年发现免疫血清中有抗白喉毒素的抗毒素存在，日本细菌学家北里柴三郎也发现抗破伤风毒素的抗毒素，两人共同研究血清疗法成功，对治疗白喉和破伤风患者取得良好效果。 从此，人们开始探讨免疫机制，把细胞的吞噬作用和抗毒素的中和作用看成是特异性免疫的根据，并逐步开展细胞免疫和体液免疫两大学派的争鸣。 细胞免疫学派的首领是梅契尼科夫，体液免疫学派的首领是德国细菌学家埃尔利希。埃尔利希用生物化学方法研究免疫现象，特别是以蛋白质化学和糖化学作为基础，探讨抗原和抗体的本质及其相互作用，于1896年提出抗体形成的侧链学说，这一学说直到今天还具有实际意义。两大学派的争鸣促进了免疫学的发展。 到20世纪60年代，对体液免疫的研究已经达到分子生物学的水平，已经弄清抗体的分子结构和功能。同时，对细胞免疫的研究也取得了明显的进展，过去认为小淋巴细胞是处于衰老终末期，而现在
毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展
信阳师范学院 研究生课程论文 2014—2015学年第1学期 毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展提交日期：2015 年 1 月 6 日研究生签名：
毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展 姓名：学号：2 摘要：生命与健康是关系人类生活和可持续发展的永恒话题。为了检测食品中的有毒物质和人类身体内的有害物质，并达到快速检测和灵敏度高的目的，毛细管电泳(CE)和电化学发光(ECL)技术相结合的方法应运而生。这种方法充分利用了CE技术快速、灵敏、需样量少的优点及ECL线性范围宽和仪器简单的特点，使其在生命和医药等方面得到了广泛的应用。 关键词：毛细管电泳；电化学发光；生命；医药 引言 毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis，CE)也叫做高效毛细管电泳(HPCE)，是二十世纪八十年代问世的高效液相分离法之一[1]，是将经典的电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。它是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，以样品的多种特性(大小、电荷、等电点、极性、亲和行为、相分配特性等)为依据的液相微分离分析技术。与传统的分离分析方法相比，毛细管电泳显著特点是简单、高效、快速和微量。另外，毛细管电泳还有经济、清洁、易于自动化和环境污染小等优点。因此，毛细管电泳迅速发展为高效的分离和检测技术，广泛应用于物质的检测与分离。 电化学发光(electrochemiluminescence，ECL)是指电极表面通过电子的转移形成激发态，电子从激发态返回基态而产生的发光过程[2]，由电极上施加的电压所引发和控制[3]，以电激发为驱动力，通过电化学反应产生光信号。因此，电化学发光兼有化学发光的特点，是一种可控性强，灵敏度高的检测方法。 将毛细管电泳和电化学发光技术联用，产生了毛细管电泳-电化学发光检测技术(CE-ECL)，该技术兼有CE微量、迅速、高效及ECL高选择性、高灵敏等特点。这些特点使CE-ECL检测技术在药物分析、生命分析等领域应用越来越广泛，在实际样品的分离和分析工作中也发挥着重要的作用。本文主要简述毛细管电泳-电化学发光联用技术在各个领域的应用进展。 1. 毛细管电泳-电化学发光联用技术
电泳的基本原理
电泳的基本原理 电泳是指带电颗粒在电场的作用下发生迁移的过程。许多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具有可电离基团，它们在某个特定的pH值下可以带正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷极性相反的电极方向移动。电泳技术就是利用在电场的作用下，由于待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而对样品进行分离、鉴定或提纯的技术。 电泳过程必须在一种支持介质中进行。Tiselius等在1937年进行的自由界面电泳没有固定支持介质，所以扩散和对流都比较强，影响分离效果。于是出现了固定支持介质的电泳，样品在固定的介质中进行电泳过程，减少了扩散和对流等干扰作用。最初的支持介质是滤纸和醋酸纤维素膜，目前这些介质在实验室已经应用得较少。在很长一段时间里，小分子物质如氨基酸、多肽、糖等通常用滤纸或纤维素、硅胶薄层平板为介质的电泳进行分离、分析，但目前则一般使用更灵敏的技术如HPLC等来进行分析。这些介质适合于分离小分子物质，操作简单、方便。但对于复杂的生物大分子则分离效果较差。凝胶作为支持介质的引入大大促进了电泳技术的发展，使电泳技术成为分析蛋白质、核酸等生物大分子的重要手段之一。最初使用的凝胶是淀粉凝胶，但目前使用得最多的是琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶。蛋白质电泳主要使用聚丙烯酰胺凝胶。 电泳装置主要包括两个部分：电源和电泳槽。电源提供直流电，在电泳槽中产生电场，驱动带电分子的迁移。电泳槽可以分为水平式和垂直式两类。垂直板式电泳是较为常见的一种，常用于聚丙烯酰胺凝胶电泳中蛋白质的分离。电泳槽中间是夹在一起的两块玻璃板，玻璃板两边由塑料条隔开，在玻璃平板中间
生物技术在医学领域的应用
微生物制药技术 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物
合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 分离思路新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
毛细管电泳及其应用
毛细管电泳及其应用 摘要：毛细管电泳技术(Capillary Electrophoresis, CE)，是近二十年来发展最为迅速的新型液相分离分析技术之一。CE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉的内容，是继高效液相色谱之后的又一重大进展，具有分离效率高、简单、经济、快速和微量、自动化程度高等优点。毛细管电泳这些特点使其成为一种极为有效的分离技术，目前已是生命科学及其它学科中一种常用的分析手段，已广泛应用于蛋白质、氨基酸、无机离子、有机化合物等的分离分析。关键词：毛细管电泳，分离效率高，生命科学 引言 毛细管电泳是在传统电泳技术的基础上逐步发展起来的。电泳技术的出现可以追溯到100多年前[1]。1807-1809年，俄国物理学家F.F.Reuss首次发现黏土颗粒的电迁移现象，并开始研究带电粒子在电场中的电迁移行为，测定它们的迁移速度。起初电泳只是作为一种物理化学现象来研究。电泳真正意义上进入分析化学被视为一种重要意义的技术，是在瑞士化学家Tiselius[2]公布了移动界面电泳技术的细节之后。他首先将电泳现象成功的应用于人血清的分离，获得了多种血清蛋白，他制成第一台电泳仪，并进行自由溶液电泳。Tisedius对电泳技术的发展和应用所做的巨大贡献，使他获得了1948年诺贝尔化学奖。但是传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。1967年Hjerten[3]最先使用慢速旋转的内径为3 mm的石英玻璃管进行自由溶波电泳，以UV进行检测，成功地分离了蛋白质、多肽、无机离子、有机离子等，Hjerten最早证明可以把高电场用于细内径的毛细管电泳，但他没有完全克服传统电泳的弊端。1974年Virtanen提出使用细毛细管提高分离效率，阐明电渗流就像泵一样可以驱动液体流过毛细管，并说明了使用更细内径的毛细管做毛细管电泳的特点。1979年Everaerts和Mikkers[4]使用内径为200μm聚四氟乙烯毛细管，提高了毛细管的分离效率，成功分离了16种有机酸。1981年Jorgenson和Luckas[5]发表了划时代的研究工作，采用内径为75μm 石英毛细管进行实验，采用高电场电迁移进样，以灵敏的荧光检测器进行检测，使丹酞化氨基酸高效、快速分离，首次获得理论塔板数高达4x105/m的柱效。Jorgenson和Lucas等人的开创性工作，使CE发生了根本性的变革，标志着CE从此跨入高效毛细管电泳时代。 1983年Hjerten[6]将毛细管的内壁填充聚丙烯酰胺凝胶并将其用于毛细管电泳分离，发展了毛细管凝胶电泳(CGE)。CGE具有极高的分辨本领。凝胶作为支持介质的引入大大促进了电泳技术的发展，可用于蛋白质碎片的分离及DNA序列的快速分析。 1984年Terabe等[7]将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支—胶束电动毛细管色谱(MECC)。他首次将表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)加入缓冲液中，在溶液中形成离子胶束作假固定相，实现了中性离子的分离，目前，MEKC己成为应用非常广泛的电泳模式之一。1985年Hjerten[8]等把平板等电聚焦电泳过程转移到毛细管内进行，发展了等电聚焦毛细管电泳(CIEF)。他是将带有两性基团的样品、载体两性电解质、缓冲剂和辅助添加剂的混合物注入毛细管内[9]，当在毛细管两端加上直流电压时，载体两性电解质可以在管内形成一定范围的pH梯度，从而达到使复杂样品中各组分分离的目的。1987年，Karger等[10]对凝胶填充技术进行了改进，优化了CGE技术,极大提高了其分离效率并阐明了用小内径毛细管可进行毛细管凝胶电泳。同年Smith等[11]将毛细管通过电喷射接口与质谱相连，从而实现了质谱和毛细管电泳联用的检测法，毛细管电泳-电喷雾质谱联用技术以其高效及高准确性被广泛应用于很多领域。 毛细管电泳根据分离机理和介质不同，具有多种分离模式，每种模式的选择性不同。毛细管电泳现有以下六种经典分离模式：毛细管区带电泳(Capillary Zone Electrophoresis, CZE)，CZE是毛细管电泳中应用最广泛的一种分离模式，CZE用以分析带电溶质，其分离机理是基
全自动电泳技术的应用
全 自 动 电 泳 仪 在 测 定 血 清 蛋 白 质 方 面 的 应 用 年级：2012级医学检验 学号：112523031 姓名：辛丽君
设计方案 i探讨用全自动血红蛋白电泳仪诊断地中海贫血的临床价值。 方法：对2013年3月?2014年3月期间在我院经地贫基因诊断确诊为地贫的375例患者的临床资料进行回顾性研究。我院用全自动血红蛋白电泳仪对这375例患者进行了血生化指标检测，同时进行了H b F碱变性试验以及地贫基因分析，检测其血红蛋白F的水平，比较用不同的方式诊断a、卩型地中海贫血以及复合型地贫的符合情况。在此基础上，评定用电泳仪诊断地贫的临床价值。结果：血红蛋白电泳仪的检测结果与地贫基因分析结果的符合率比较无显著性差异（P>0.05)。与地贫基因分析结果比较，用电泳仪诊断a、0型地中海贫血与a 卩复合型地贫的符合率分别为71.54%、78.31%与100%。与H b F碱变性试验结果比较，用电泳仪检测时患者H b F > 2.0%的符合率为89.02%。 结论：用全自动血红蛋白电泳仪诊断地中海贫血具有较高的有效性、准确性与精确性。该方法值得在临床上推广使用。 工作原理 电泳法，是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷酸等）在惰性支持介质（如纸、醋酸纤维素、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等）中，于电场的作用下，向其对应的电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄的区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。 物质分子在正常情况下一般不带电，即所带正负电荷量相等，故不显示带电性。但是在一定的物理作用或化学反应条件下，某些物质分子会成为带电的离子（或粒子），不同的物质，由于其带电性质、颗粒形状和大小不同，因而在一定的电场中它们的移动方向和移动速度也不同，因此可使它们分离。若溶液里一个电量为Q的带电粒子，在场强为E 的电场中以速度υ移动，则它所受到的电场力Ｆ应为： Ｆ＝QＥ 根据斯托克司定律，在液体中泳动的球状粒子所受到的阻力Ｆ’为： Ｆ’＝6 ηrυ 式中η为介质的粘度系数，r为粒子半径。 当二力平衡，即Ｆ＝Ｆ’时，粒子作匀速泳动，且有 υ＝QＥ／6 ηr 结构图示
毛细管电泳技术发展及应用前景
毛细管电泳技术发展及应用前景 毛细管电泳技术（Capillary Electrophoresis, CE）又称高效毛细管电泳（HPCE）或毛细管分离法（CESM），毛细管电泳方法虽新工艺，但历史悠久，它是在电泳技术的基础上发展的一种分离技术。电泳作为一种技术出现，已有近百年的历史，但真正被视为一种在生物化学中有重要意义的技术，是由1937年A. Tiselius 首先提出。传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热，1967年Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳（Capillary Zone Electro-phoresis, CZE）。但他没有完全克服传统电泳的弊端。现在所说的毛细管电泳技术（CE）是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支：胶束电动毛细管色谱（MEKC）。1987年Hjerten 等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 当电泳从凝胶板上移到毛细管中以后，发生了奇迹般的变化：分析灵敏度提高到能检测一个碱基的变化，分离效率达百万理论塔片数；分析片段能大能小，小到分辨单个核苷酸的序列，大到分离Mb到DNA；分析时间由原来的以小时计算缩减到以分、秒计算。CE可以说是经典电泳技术与现代微柱分离技术完美结合的产物。它使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃至单分子分析成为可能。长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机。 毛细管电泳技术是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移速度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术，迅速发展于80年代中后期，它实际上包含电泳技术和色谱技术及其交叉内容，是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，它使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使细胞分析，乃至单分子分析成为可能。是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，是近几年来分析化学中发展最为迅速的领域之一。 毛细管电泳技术的基本原理是根据在电场作用下离子迁移的速度不同而对组分进行分离和分析，以两个电解槽和与之相连的内径为20～100μm的毛细管为工具，毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在 pH>3的情况下，其内表面带负电，和缓冲液接触时形成双电层，在高压电场的作用下，形成双电层一侧的缓冲液由于带正电荷而向负极方向移动形成电渗流。同时，在缓冲液中，带电粒子在电场的作用下，以不同的速度向其所带电荷极性相反方向移动，形成电泳，电泳流速度即电泳淌度。在高压电场的作用下，根据在缓冲液中各组分之间迁移速度和分配行为上的差异，带正电荷的分子、中性分子和带负电荷的分子依次流出，带电粒子在毛细管缓冲液中的迁移速度等于电泳淌度和电渗流的矢量和，各种粒子由于所带电荷多少、质量、体积以及形状不同等因素引起迁移速度不同而实现分离；在毛细管靠负极的一端开一个视窗，可用各种检测器。目前已有多种灵敏度很高的检测器为毛细管电泳提供质量保证，如紫外检测器（UV）、激光诱导荧光检测器（LIF）、能提供三维图谱的二极管阵列检测器（DAD）以及电化学检测器（ECD）。由于毛细管的管径细小、散热快，即使是高的电场和温度，都不会向常规凝胶电泳那样使胶变性，影响分辨率。 毛细管电泳技术的分离模式和检测模式的发展同样也是多方面的，经典的分离模式有毛细管区带电泳、毛细管胶束电动色谱、毛细管凝胶电泳等；新方法的发展研究难度大，但近年来却有不小的进展，其中建立新的分离模式和联用技术最为突出。比如建立了阵列毛细管电泳（CAE），亲和毛细管电泳技术（ACE），芯片毛细管电泳（CCE），非水毛细管电泳技术（NACE）；本文作者尝试将分子信标技术与毛细管电泳技术相结合进行基因检测，取得
浅谈免疫学在生物学、医学、药学等领域的应用
浅谈免疫学在生物学、医学、药学等领域的应用 摘要：免疫学技术在国内外的应用已是日趋广泛。近年来，由于任何有关抗原抗体的研究均可使用免疫技术，使免疫学技术早已超越了医学领域，广泛应用于植物学、动物学、药学、生物学等其他科学领域，免疫学技术本身也在迅速发展。免疫学是生命科学及医学领域中的前沿学科,本文仅就免疫学在某些领域的具体应用做简要的评述。 关键词：免疫酶；免疫检测；免疫和中医药 一、免疫学在分子生物学中的应用 免疫学技术已从早年应用于微生物学发展到应用于分子生物医学研究的许多方面。目前，它已成为兴学科生物学研究的重要工具之一。在此次免疫技术涉及的分子生物学应用中，我们所涉及到免疫电泳技术、放射免疫技术、免疫酶技术、免疫荧光定位技术等等，我们就免疫酶技术做一概述。 免疫酶技术是一项定位，定性和定量的综合性技术，已是将一定的酶通过共价桥而标记抗体，在抗原抗体结合时，酶与底物作用，产生有色物质，对后者可进行定位或定量检测。现已有酶免疫测定法，酶联免疫吸附试验和均向酶免疫测定等方法。后一种方法是利用游离抗原与标记抗原竞争结合抗体，如果游离抗原浓度高，就会抢去抗体，使供氢体得以接触酶而使酶的活性增加。用分光光度记可测出反应前后酶活性的变化。免疫酶技术如与新技术进一步结合，可提高其灵敏度和可靠性。
二、免疫学在医学中的应用 免疫学在医学中广泛应用于传染病预防，疾病治疗，免疫诊断。现代免疫学认为，机体的免疫功能是对抗原刺激的应答，而免疫应答又表现为免疫系统识别自己和排除非己的能力。免疫功能根据免疫识别发挥作用。这种功能大致有对外源性异物(主要是传染性因子)的免疫防御；去除衰退或损伤细胞的免疫，以保持自身稳定；消除突变细胞的免疫监视，即免疫防御，免疫自稳，免疫监视。 免疫学细胞免疫测定。 近代免疫学广泛采用了细胞生物学、免疫血清学、免疫标记、免疫组化等多方面技术，不断发展和完善了一系列细胞免疫检测技术，用于检测各类免疫细胞的表面标志(包括抗原及受体)、细胞的活化、增殖、吞噬、杀伤功能、各种细胞因子的活性或含量等方面。这些技术为深入研究和认识机体免疫系统的生理、病理改变，阐明某些疾病的发病机制和临床诊治提供了有用的手段。随着细胞免疫学的迅猛发展，时有新的细胞免疫检测技术出现。近年来，新发展的项目集中在对有关细胞因子以及细胞受体方面的检测。我们以此为例简述淋巴细胞转化试验。 淋巴细胞转化试验：人类淋巴细胞在体外与特异性抗原(如结核菌素)或非特异性有丝分裂原(如植物血凝素，PHA)等一起孵育，T细胞即被激活而向淋巴母细胞转化。T细胞转化过程可伴随有DNA、RNA、蛋白质的合成增加，最后导致细胞分裂。在光学显微镜下可计数转化后
双向凝胶电泳技术原理与应用
双向凝胶电泳技术原理与应用 Principle and application of two-dimensional gel electrophoresis 姓名：XX 班级：检验本科1113班 学号：XXX 【摘要】人类基因组计划与美国塞莱拉遗传信息公司于2001年在美国《科学》杂志和英国《自然》杂志联合宣布，他们绘制出了准确、清晰、完整的人类基因组图谱，至此，人类基因组计划已基本完成，随着后基因组时代的到来，蛋白质组学得到了空前的发展，蛋白质组研究旨在揭示基因表达的真正执行生命活动的全部蛋白质的表达规律和生物功能。包括蛋白质组、蛋白质组学、功能蛋白质组学和结构基因组学等新的概念的提出，蛋白质组学已成为当今生物领域中极其活跃的学科。其中双向电泳（two-dimensional electrophoresis，2.DE）是蛋白质组研究的三大关键核心技术之一 【abstract】Human gene group plans and United States sailaila genetic information company Yu 2001 in United States Science under magazine and United Kingdom natural under magazine joint announced, they draws out has accurate, and clear, and complete of human gene Group map, at this point, human gene group plans has basic completed, as Hou gene group era of comes, protein group learn get has unprecedented of development, protein group research aimed at reveals gene express of real implementation life activities of all protein of express law and biological function. Includes proteome, proteomics, structural proteomics and functional genomics of new concepts, such as proposed, proteomics has become extremely active in the field of biological sciences. Two-dimensional gel electrophoresis (two-dimensional electrophoresis,2.DE) is one of the three key core technologies of proteome research
免疫学在医学发展中的作用
免疫学在医学发展中的作用 摘要：现代免疫学已成为医学中的前沿科学，免疫学发展水平是反映一个国家综合科学实力及发展水平的指标之一。免疫学在20世纪取得的辉煌成就，在消灭传染病及理解人类感染及非感染性疾病方面获得的巨大成效，在揭示生命活动基本规律，发展生物论和方法上的任何一次突破和进展，均会极大地促进医学的发展。 关键词：免疫学，应用 1、 免疫学为人类防治疾病作出了重要贡献，并有更加广阔的需 求和应用 人类生存和发展依赖于与有害环境和疾病的抗争和防御。基于最初对免疫学的基本要素“抗原与抗体”的认识和应用，疫苗的预防接种使人类得以消灭及控制流行已久的严重传染病。从18世纪牛痘苗的发明应用，到1980年世界卫生组织（WHO）宣布“天花已在全世界被消灭”，到鼠疫、霍乱、黄热病等等的有效控制。免疫学在抗感染性疾病方面取得了辉煌的成就。抗体的应用，也从20世纪初最早的马源抗体用作临床治疗，到用抗体进行ABO血型鉴定，使异体间输血成为可能，到如今基因工程技术利用小鼠生产出的完全人化抗体，应用于肿瘤及自身免疫病的治疗。免疫学为医学各领域带来了全新的突破。 多年来，免疫学基础理论的发展，使免疫学进入到现代免疫学时期，免疫学研究主要以基因活化及分子作用为基础，理解免疫细胞的生命活动与功能，理解细胞与细胞间及免疫系统与机体整体间的功能。基于现代免疫学对“免疫应答及免疫效应是免疫学核心”的认识，以及对“抗原特异的适应性免疫应答”的深入理解，建立了以免疫学有效防治相关疾病的基础。从而使免疫学家可以利用新型研发的疫苗去征服严重威胁人类生命的传染病，如艾滋病、肝炎，结核；可以从免疫学角度深入认识并解决肿瘤、心脑血管疾病、自身免疫性疾病、老年疾呆等困扰人类已久的疾病以及新认识的疯牛病；可以发展以干细胞的异体移植为主体的再生医学，免疫学的介入，将提供有力的研究支持，开辟全新的争决途径。目前，新的医学研究发现心脑血管疾病的发病，与外来的病原体与血管壁的某种抗原成分借分子模拟，发生抗原的交叉递呈，引起自身免疫应答有密切关系。由治疗医学模式向预防医学模式的转变是现代医学发展的方向。人们如何保持自己的健康？免疫学可提供提高人体自身免疫力的有效手段，从而能解决日益突出的老年医学问题，精神
电子学在医学上的应用
生物医学电子学是应用电子技术解决生物医学中的问题，从生命体本身的特殊性出发，来研究生物医学信号的检测、处理、显示与记录等电子学在生物医学应用中的理论、方法与手段。 生物医学电子学作为一个独立学科是从二十世纪五十年代确立并逐步发展起来的。但是在生物医学领域中，大量的电子学的科学技术知识和成果已经获得广泛应用，激发了生物医学欧诺工作着与工程师或物理学家之间的密切合作。生物医学电子学发展十分迅速，研究领域不断括宽，地位日益重要，展示了越来越广阔的发展前景。生物医学电子学综合应用电子学和有关工程技术的理论和方法，从工程科学的角度研究生物、人体的结构和功能以及功能与结构之间的相互关系。[1] 电子学由产生的那刻，就注定是为其他学科服务，也与其他学科共同发展。特别是在生物电被发现后，生物医学和电子学更是一拍即合，相互扶持，共同为人类的健康服务和发展着。 1676年，光学显微镜的发明，使人类进入了微观的世界，推动着医学的发展。1895年，X射线的发现，使得医学更上一层楼。上世纪三十年代，电子显微镜的产生推动着微生物学的发展，也因此使医学更进入了更精微的世界。 随着生物医学电子学的发展，电子技术逐步深入医学领域：医学的电子设备、人造器官等等。如果这些技术和设备消失了，那么，很多的医疗技术也会随之消失，甚至很多小毛病也会因此没检查出来结果变大病然后死亡。 说到医疗的电子设备，很多人都了解，例如呼吸机、CT、心电图仪器等。下面，就详细讲解心图仪器： 心电图是一种经胸腔的以时间为单位记录心脏的电生理活动，并通过皮肤上的电极捕捉并记录下来的诊疗技术。这是一种无创性的记录方式
人体心脏工作产生的生物电流在身体表面不同部位产生不同电势，并且随心跳的节律呈现规律性的升降变化，通过电极将变化着的电位差检测并记录下来就是心电图（ECG）。心电信号是一种带宽为至100Hz（有时高达1kHz），幅度在10μV~5mv 的微弱交流信号，并且混杂有人体生物电干扰以及各种外部电磁干扰。如何从环境噪声中提取微弱的心电信号是设计的难点和要点。[2] 低成本低功耗便携式简易心电图仪是设计的最大考量。它顺应了保健电子产品设计的发展趋势。系统采用常见电池供电，能采集标准导联方式I或II心电信号，通过放大、滤波得模拟心电信号（ECG），并能利用液晶实时显示或存储回放ECG波形。 分析可知，简易心电图仪系统主要包括输入回路、前置放大模块、后级放大模块、滤波网络模块以及存储回放等模块。设计重点在于前置放大模块，和滤波网络模块和数字化存储回放部分。 在未来，可植入式的装置可能会应用于相性心电图的记录和诊断。这些装置还有可能通过兴奋某些神经（如，迷走神经）的方式来防止心律失常的发生。此外，这些装置还可能释放药物，如β受体阻断剂，甚至可以直接对心脏进行除颤。 作为交叉科学，生物医学电子学的研究是双向的：一方面将电子学用于生物和医学领域，使这些领域的研究方式从定性提高到定量、从宏观到微观、从静态到动态、从单向信息到多项信息；另一方面生命过程中揭示出的许多规律，特别是经过亿万年进化而形成的生物信息处理的优异特性将会给电子学科以重要的启示，这不仅会推动电子学的发展，还将会使信息科学发生革命性的变革。 参考文献： [1]李刚.生物医学电子学[M].北京：电子工业出版社，2008 [2]易淑华，胡苗苗，曹鹏.简易心电图仪[DB/OL].，2010-08-17/2012-05-24
毛细管电泳技术及在微生物学中的应用
湖南农业大学研究生课程论文 学院：食品科技学院 年级专业：07级营养与食品卫生学 姓名：章沙沙学号：s200700294 课程论文题目：毛细管电泳技术及在微生物学中的应用课程名称：现代食品分析技术 评阅成绩： 评阅意见： 成绩评定教师签名： 日期：年月日
毛细管电泳技术及在微生物学中的应用 学生:章沙沙 (07级食品科技学院营养与食品卫生学,学号s200700294) 摘要: 毛细管电泳技术是一种新型高效液相分离技术，应用领域广泛。本文分别从毛细管电泳技术的发展概况及在微生物学检测中的应用加以综述。 关键词: 毛细管电泳；微生物；应用 毛细管电泳迅速发展于80年代中后期,是分析科学中继高效液相色谱技术之后的又一重大进展，使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析乃至单分子分析成为可能[1]。毛细管电泳(CE)是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。广泛应用于核酸、蛋白质、多肽、药物等大分子物质的分析，但是，不同于毛细管电泳在无机离子、有机小分子和生物大分子等方面取得的巨大成功，毛细管电泳在微生物方面的应用在最近几年才取得较大进展，并逐渐显现出巨大的应用潜力。在微生物学领域，毛细管电泳除了在微生物基因测序方面得到广泛应用外，在微生物学检测方面应用的报道不多见。本文主要介绍了毛细管电泳的发展、原理、特点、分离模式及在微生物检测中的应用。 1、毛细管电泳技术 1.1毛细管电泳发展历史 1937年瑞典化学家Tiselius[2]利用电泳技术第一次从人血清中分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白，并研制成第一台电泳仪，使电泳作为一种分离分析技术有了突破性的进展。经典电泳法最大的局限性在于存在焦耳热，只能在低电场强度下操作，直接影响了其分离效率和分析速度的提高，为了解决这一问题，人们进行了多方探索。1981年，Jorgenson和Lukacs[3]使用内径75um的石英毛细管进行电泳，成功地对丹酰化氨基酸进行了快速，高效分离获得了40万块/m理论塔板的高效率。这一开创性工作成为电泳发展史上一个里程碑，使经典的电泳技术发展为高效毛细管电泳（HPCE）。从此，毛细管电泳在理论研究，分离模式，商品仪器，应用领域等各方面获得了迅猛发展。如今，HPCE可与GC、HPLC相媲美，成为现代分离科学的重要组成部分[4]。 1.2毛细管电泳基本原理和分离模式 按毛细管内分离介质和分离原理的不同，毛细管电泳有以下几种分离模式[5]： (1)毛细管区带电泳毛细管区带电泳(CZE)的分离原理是基于各个分离物质的净电荷与其质量比(比荷)间的差异而进行物质的分离。迄今CZE仍是应用最多的模式，应用范围包括氨基酸、肽、蛋白、离子等的分离。（2）毛细管凝胶电泳毛细管凝胶电泳(CGE)是将平板电泳的凝胶移到毛细管中作支持物进行电泳，不同体积的溶质分子在其分子筛作用的凝胶中得以分离。常用于蛋白质、寡聚核苷酸、核糖核酸、DNA片段分离和测序及聚合酶链反应(PCR)产物的分析。（3）毛细管胶束电动色谱毛细管胶束电动色谱(MECC)是采用表面活性剂在运动缓冲液内形成一疏水内核，外部带负电的动态胶束相，利用溶质具有不同的疏水性，在水相和胶束相间分配的差异进行分离。主要用于小分子、中性化合物和药物等的分离。（4）毛细管等电聚焦毛细管等电聚焦(CIEF)是用两性电解质在毛细管内建立pH梯度，使各种具