移动分子检测新技术平台介绍ORI
新型单分子检测技术的发展
新型单分子检测技术的发展随着科技的发展和需求的不断增加，单分子检测技术成为了一种备受瞩目的前沿技术。
它可以在生物、医学和化学等领域中发挥巨大的作用，为研究提供了新的手段和方法。
而新型单分子检测技术则是这一领域中最引人注目的研究方向之一。
一、传统单分子检测技术的局限性在传统单分子检测技术中，常用的方法包括荧光标记、扫描隧道显微镜和力学检测等。
这些方法都具有一定的局限性。
例如，荧光标记需要对待测分子进行标记才能用于检测，而标记可能影响其分子性质和活性。
扫描隧道显微镜和力学检测对样品的完整性和装置的稳定性要求较高，且难以适用于大量样品处理。
二、新型单分子检测技术的特点相比传统单分子检测技术，新型单分子检测技术具有更高的检测精度、更低的检测限和更高的检测速度。
它们的共同特点是不需要对待测分子进行标记，可以从分子水平观察分子结构、构象和动力学行为。
同时，这些新型技术也可以应用于多种分子体系，包括生物分子、金属离子、有机分子、无机材料等领域。
三、新型单分子检测技术的应用领域1. 生物医学领域新型单分子检测技术在生物医学领域的应用前景广阔。
例如，在单细胞水平上研究细胞代谢、信号传导和分化过程时，新型单分子检测技术可以提供更精确的数据和更佳的检测分辨率。
此外，新型单分子检测技术还可以应用于肿瘤标志物、细胞外RNA等生物分子的检测，为疾病预测和诊断提供更准确的结果。
2. 化学领域新型单分子检测技术在化学领域中的应用也愈发广泛。
例如，在化学反应的研究中，新型单分子检测技术可以用于观察反应机理、研究反应速率和反应物介入的过程。
此外，新型单分子检测技术还可以发挥重要的作用，如形态学分析、单分子识别、机械性质的测量和单分子化学反应等。
3. 材料科学领域新型单分子检测技术在材料科学领域中的应用也十分重要。
例如，在多功能纳米材料的合成和优化过程中，新型单分子检测技术可以提供更准确的结构和性能信息，促进材料的开发和应用。
此外，新型单分子检测技术还可以应用于高分子材料、有机薄膜和催化剂等材料的表征和分析。
分子生物学实验 PCR技术扩增基因的DNA片段
PCR
Multiple eukaryotic replicons Replication bubbles(复制泡)
DNA双螺旋的解旋
❖ DNA helicases separate the two strands of the double helix Leading strand
PCR
Lagging strand
PCR
前导链的引发过程比较简单，只要 有一段RNA引物，DNA聚合酶就能 以此为起点一直合成下去
滞后链的引发过程往往由引发体 （primosome）来完成
引发体由6种蛋白质n、n’、n’’、 DnaB、C和I共同组成
只有当引发前体把这6种蛋白合在一 起，并与引发酶进一步组装后形成 引发体，才能发挥其功效
体积／uL 37.5 5.0 1.0 1.0 1.0 4.0 0.5
❖ 扩增产物长度：579bp
实验步骤
PCR
2、按下述程序进行扩增 ① 94℃预变性 2 min； ② 94℃变性 30s； ③ 59℃退火 30s； ④ 72℃延伸 30s； ⑤ 重复步骤②-④30次； ⑥ 72℃延伸7 min; 25℃ 2 min。
Synthesis of progeny strand in lagging DNA
ppp primosome
RNA as primer
ppp
DNA polymerase III
DNA polymerase I
DNA ligase
PCR
DNA复制的终止
PCR
❖ 一般说来，链的终止不需要特定的信号，也不需 要特殊的蛋白质参与。但是，环状或线性DNA复 制终止的机制却有所不同。
[实验结果分析]
对比图像中DNA分子量标准，分析PCR扩增结 果（预扩的DNA条带为970和579bp）。
化学反应活性原位探测技术
化学反应活性原位探测技术化学反应活性原位探测技术是一种非常前沿和有发展前途的技术，它可以对某些化学反应的活性进行实时的监测和探测。
随着现代化学研究的深入，对于反应的实时监测技术需求不断增加，化学反应活性原位探测技术应运而生，并且在化学反应领域逐渐得到广泛应用。
化学反应活性原位探测技术的基本原理是在反应样品中加入特定的分子探针，并观察其在反应中的活性变化。
探针的作用是与反应物或中间体发生化学反应，产生一定的信号，通过特定的探测手段进行监测。
这种方法能够实现实时监测，对于了解反应的活性和反应动力学有很大的帮助。
化学反应活性原位探测技术的应用领域非常广泛，如有机合成、催化剂研究和生物医学等领域，下面就详细介绍一下化学反应活性原位探测技术在这些领域中的应用。
有机合成领域在有机合成领域中，化学反应活性原位探测技术可以用于实时监测反应的进展情况、活性和选择性，从而优化反应条件和提高反应产率。
例如，在合成过程中，通过加入一定量的分子探针，可以监测反应物的转化率和产物的选择性。
此外，还可以通过测量反应热（热量变化）来研究反应的性质和动力学参数。
这种技术用于优化化学反应，可大大提高偶联反应、氧化反应、还原反应和加成反应等有机反应的效率。
催化剂研究催化剂在工业生产中扮演着重要的角色，因为催化剂可以降低活化能并加速反应速率。
化学反应活性原位探测技术可以同时监测反应物和产物的活性，探测催化剂的效率和反应机理。
例如，在催化剂的选择性方面，在反应体系中添加作为探针的化学分子，能够有效地监测催化剂与底物之间发生的反应，同时对反应产物的产率和选择性进行实时分析。
生物医学在生物医学研究领域中，化学反应活性原位探测技术也有很大的发展空间。
例如，可以通过反应样品中添加伽马-氨基丁酸（GABA）探针来研究脑部的神经元间通信。
这种方法可以帮助研究人员更好地了解神经系统的运作机理，并寻找针对神经疾病的治疗方法。
总之，化学反应活性原位探测技术在现代化学研究中具有重要的地位和应用前景。
核酸扩增新技术
核酸扩增新技术鲁雪;李赟;黄倢【摘要】核酸扩增技术广泛应用于生命科学及其相关的各个领域,对生命科学的发展发挥着重要的作用.论文对核酸扩增的一些新技术进行综述,包括环介导等温扩增(LAMP)技术,赖解旋酶恒温基因扩增(HDA)技术,固相PCR技术,指数富集配体的系统进化(SELEX)技术,SOLEXA高通量测序技术.这些新技术具有重要的应用价值,随着技术的不断完善,将会有广阔的应用前景.【期刊名称】《动物医学进展》【年(卷),期】2010(031)003【总页数】4页(P103-106)【关键词】LAMP技术;HDA技术;固相PCR技术;SELEX技术;SOLEXA技术【作者】鲁雪;李赟;黄倢【作者单位】中国海洋大学水产学院,山东青岛,266003;中国水产科学研究院黄海水产研究所,农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室,山东青岛,266071;中国海洋大学水产学院,山东青岛,266003;中国水产科学研究院黄海水产研究所,农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室,山东青岛,266071【正文语种】中文【中图分类】S854.43聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)是体外扩增 DNA序列的技术,它的基本原理类似于DNA的天然复制过程。
自1985年PCR技术建立以来[1],该技术不断发展,逐渐成为分子生物学、基因组学、疾病诊断等领域的基本研究手段。
PCR反应过程包括变性、退火和延伸三个阶段,因此PCR技术需要特殊的热循环仪器,耗时长(2 h～3 h)。
由于PCR技术灵敏度高,容易产生假阳性反应,并且,由于检测形式单一,结果不易判读[2]。
因此,亟需更加有效的核酸扩增方法来替代PCR技术。
目前,在聚合酶链反应这一基本原理的基础上发展出来一系列新的核酸扩增概念和实验方法,本文简要介绍了几种新的核酸扩增技术。
1 环介导等温扩增技术环介导的等温扩增技术(loop-mediated isothermalamp lification,LAMP)是一种简单、快速、特异性强、耗费低的核酸扩增技术,可以在等温条件下一步完成。
载体介绍
pBR322—→插入在Ampr 中，基因型为Tetr 、Amps 、—— →在含有氨卞青霉素培养基上不生长，在含有四环素培 养基可生长； 而在两种抗生素培养基上都生长的是非重组型。
这种在一个基因位点中插入外源DNA片段，从而使该 基因活性丧失的现象叫插入失活。
外源基因的插入：
PstI Amp r Tet r Amp s Tet r
酵母人工染色体载体（yeast artificial chromosome, YAC）
YAC的特点： 1.只能在酵母细胞中扩增 2.克隆容量大，一般为200kb-500kb 3.构建原理，按染色体结构构建
染色体复制和遗传的三个基本组件：
1.自主复制序列（ARS） （autonomous replicating sequence） DNA复制起始点（ori） 2.着丝粒（centromere，cen） 3.端粒（telomeres，tel）
P1 噬菌体载体和 P1 人工染色体载体
P1 噬菌体 ：大肠杆菌的一种溶原性噬菌体。 P1 噬菌体载体 工作原理类似黏粒载体 外源片断70-100kb
P1 人工染色体载体 P1 噬菌体载体的改造，结合了P1 噬菌体载体和 BAC载体的优点。 克隆外源片断130-150kb
（详细介绍）质粒载体
什么是质粒？
1.“严紧型”复制控制的质粒(stringent plamid)：拷 贝数少（1-5个）； 2.“松弛型”复制控制的质粒(relaxed plasmid)：拷 贝数多（10-200个）。
质粒DNA的转移
1. 质粒的类型 据能否自我转移可分为:
接合型（conjugative plasmid)
非接合型（non-conjugative plasmid) 2. F质粒(fertility factor)
单分子免疫检测 PPT
Simoa技术参数
反应体系：2.7 μm抗体包被磁珠+生物素化的检测抗体+链霉亲和素半乳糖甘酶
1个磁珠包被250000个捕获抗体，靶点分子极少的时候，1个磁珠仅补获1个蛋白分子
检测体系： 加入底物的磁珠转移到 Simoa 光盘上。 每个光盘有24个芯片（Array）， 每个芯片 有238000个直径为4.25 μm 的小孔，1个小孔仅能容纳一个磁珠 小孔体系仅有50 fL，在芯 片表面推一层油，一方面除去多余磁珠，另一方面将信号密 封在小孔中。 信号CCD 成像。
4、流式液相芯片：透镜生命和旷博生物
5、微流控技术：理邦血气、微点生物、天津微纳芯、博晖创新、博奥生物
6、光激发光化学发光技术：科美诊断、爱兴生物
7、质谱检测：迪安诊断、金域医学、安图生物
蛋白生物标志物的开发速度仍显缓慢 年均仅有1-2个新的生物标志物进入临床应用
现有技术的瓶颈极大限制了蛋白生物标志物的发展
SMC系统原理
SMC系统检测灵敏度
SMC系统检测灵敏度
单分子免疫检测技术发展瓶颈
（1）稳定性及效率 操作复杂，不稳定。 SiMoA检测时长1小时， SMC检测时长4小时。
（2）成本； 耗材昂贵。
（3）替代的必要性。 作为生物检测技术的极限尺子，单分子检测技术取代现有诊断技术成为市场的主流 是将来体外诊断市场发展的趋势。
2. Simoa可以通过加大稀释倍数，检测房水、玻璃体、眼泪等微量样品 中的炎症因子；
3. Simoa可以在单个细胞中定量蛋白，实现单个胚胎细胞培养上清中的 蛋白检测；
4. Simoa可以在外泌体等稀少样品类型中检测PD1、PD-L1等蛋白；
5. Simoa可以在阿尔兹海默症初期（提前16年），在接近正常人的患者 血清中检测到蛋白标志物NfL
全球分子诊断新技术
生物应用信息检索1.国外实验室应用生物最新研究进展，应用技术2.国外生物公司生物应用技术，试剂，仪器3.国内生物公司生物应用技术4.国内医院生物检测应用5.西南地区生物应用现状，项目，进展●生物芯片1.结核菌感染与非结核分枝杆菌感染的临床治疗并不相同，因此需要鉴别诊断。
2. 结核菌痰涂片检查灵敏度不高，容易漏诊，而针对结核菌的药物敏感性试验耗时较长，需1～2个月才能够获得结果。
3. 只需提取患者的痰液样本，即可在3～6小时快速进行单项检测，并可以根据临床需求，灵活结合其他实验室诊断检测技术，为结核病筛查、监控和治疗提供高效、准确的应用指导。
●生物反馈仪●华大医学应用自主研发的HLA高分辨基因分型技术●诊断多发性硬化症的新方法（未投入临床）1.弗兰克领导的科研小组发现，多发性硬化症患者的体内组织会出现自身免疫性抗体，其中与髓鞘相关的抗体可被视作是多发性硬化症的最主要特征。
根据这一思路，他们设计了一种特殊核酸适体分子，用于捕捉试验样本中的髓鞘抗体，并在适体分子中加入了发光蛋白质。
当核酸适体分子与试验样本中的髓鞘抗体结合后，发光蛋白质就会被激活发光，提醒试验者检测出了相关抗体。
与传统检测方法相比，这一新方法的灵敏度和准确度更高，检测费用显著降低。
●生物样本库1. /industry/biotech/592153.shtml2.●锌指核酸酶（zinc finger nuclease, ZFN）（研究早期阶段）1.利用ZFN技术改造了T细胞中的CCR5基因，这一基因被证明在人体的免疫功能中起到很重要的作用。
●生物标记物帮助预测孕妇子痫前症/view/2947951.htm1.临床很难区分孕妇高血压和子痫前症的区别。
而子痫前症如果不能及时发现会造成孕妇器官损伤和胎儿并发症。
2.伦敦大学国王学院的研究人员发现孕妇体内的PlGF（placental growth factor）蛋白和其患子痫前症风险有关。
这项有625名孕妇参与的研究显示PIGF水平越低，孕妇患有该病风险越大。
双链DNA复制的分子机制.ppt
1968年冈崎等用3H脱氧胸苷掺入噬菌体感染的大肠杆菌， 然后分离标记的DNA产物，发现短时间内首先合成的是较短 是DNA片段，接着出现较大的分子。一般把这些DNA片段称 为冈崎片段。进一步研究证明，冈崎片段在细菌和真核生物 中普遍存在。细菌的冈崎片段较长，约有1000-2000个核苷 酸；真核生物的较短，约为100-200个核苷酸。
6、冈崎片段的合成起始于一小段RNA引物，这一小段RNA以后 被酶切除，缺口由脱氧核苷酸补满后再与新生DNA链连接在一起。
7、复制有多种机制，即使在同一个细胞里，也可因环境——酶 的丰富程度、温度、营养条件等的不同而具有不同的起始机制和 链延长的方式。
（二）反转录作用（RNA指导下的DNA合成）
以RNA为模板，即按照RNA中的核苷酸顺序合成 DNA，这与通常转录过程 中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称为反向转录，又称为逆转录 （revrse transcription)。催化逆转录的酶，即RNA指导的DNA聚合酶 （RNA-directed DNA polymerase），最初是在致癌病毒中发现的。
小片段（冈崎片段）中。
冈崎片段 在DNA复制过程中，领头链能连续合成，而随 后链只能是断续的合成53 的多个短片段， 这些不连续的小片段以其发现者的名字命名为 冈崎片段。 冈崎片段：真核生物中100-200个核苷酸（核 小体的DNA单位）。原核生物中1000-2000个核 苷酸（相当于一个顺反子）。
合成DNA，并要求短链RNA作引物。
逆转录酶是多功能酶，兼有3种酶的活性：
RNA指导的DNA聚合酶活性 DNA指导的DNA聚合酶活性 核糖核酸酶H的活性，专一水解RNA-DNA杂交
分子中的RNA，可沿5’3’和3’ 5’两个方向起核 酸外切酶的作用。
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计划中
检测时间 ＜15min ＜20min ＜20min ＜20min ＜25min ＜25min ＜28min ＜25min ＜25min ＜25min ＜25min 预计＜40min 预计＜40min ＜45min
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本质是8台独立的快速PCR仪
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范旭 2019年8月15日
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分子诊断POCT不能承受之痛！
N P / 1.5E4 IU/ml
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移动分子诊断新平台
iPonatic
iCube
基本参数
通量 单个样本 尺寸 240*240*360(mm) 重量 10.5Kg 时间 3 min，≤15 min 升温时间 8 sec 降温时间 12 sec 样本体积 25ul，50ul 激发光源 LED 检测器 PD 适用荧光 FAM VIC ROX CY5
iPonatic内核
内核1：一步法
iPonatic是我们呈现给这个世界，我们对一步法的高度概括和提炼 这是圣湘一步法向世界Say hello最好的载体
iPonatic内核
内核2：常温保存的冻干工艺
iPonatic内核
内核3：超快速的扩增系统
iPonatic内核
内核4：所见即所得的软件系统
POCT试剂整合进展
基本参数
通量 单个样本 尺寸 340*242*96.5 (mm) 重量 2 Kg 时间 20 min 样本体积 50 µl 激发光源 LED 样本体积 25ul，50ul 激发光源 LED 检测器 PD 适用荧光 FAM，ROX
项目 HBV一步法
MP MTHFR C677T
HPV16/18 HP法 CYP2C19 ALDH2/ADH1B HLA B27
ASFV HCV HFM 呼吸道七联检（下呼吸道） 呼吸道六联检（上呼吸道）
进展情况 已完成 已完成 已完成 已完成 已完成 已完成 已完成 已完成 已完成 已完成 已完成