直流电化学测试技术应用于病毒、细菌等领域的检测研究

       对于病毒、致病菌的检测，我们当然希望越早检出越好，这样便于提前预防或尽早采取措施，然而，早期病菌数量少，要求检测技术及设备具有高灵敏度和高准确性。越来越多的研究者注意到电化学技术高灵敏度的特性，直流电化学、交流阻抗测试技术等越来越多的应用于病毒、细菌等生物检测领域。

       手足口病病毒（FMDV）具有高度传染性，Heba A设计的病毒印迹聚合物生物传感器可以快速，准确地检测FMDV。作者使用Gamry G750电化学工作站，通过在金丝网印刷电极上进行电化学聚合，构建可以进行生物识别的部分；然后使用循环伏安CV、原子力显微镜AFM等技术优化实验条件，Z终检测限达到了2ng/mL，定量限达到6ng/mL。对于实际的唾液样品，其检测限比传统的ELISA和PCR方法低50倍，并且样品无需前处理，还可以实现在线监测^[1]。

       直流电化学技术还被用于细菌活性的检测，Rabeay用修饰过的碳电极测到链霉菌代谢活动产生的氧化电流，发现电流的大小与细菌的活性相关，使用碳纳米管作为电极材料获得了很强的响应信号。与以往的微生物检测方法相比，这种方法可以有效地区分活的细菌和死的细菌；可以监测不同条件下的细胞活性，用于质量控制，或者YL、环境样品中的特定病菌检测，为下一步微生物传感器设备的研究以及扩大致病菌检测范围奠定了基础^[2]。

       越来越多的证据证明miRNA在人的生理过程中起到很大的作用，然而，miRNA大约仅占总RNA质量的0.01%（aM-nM），加上家族成员之间的相似性等，要求高度灵敏的检测方法和工具，对miRNA的定量测定构成了挑战。目前主流的检测技术在灵敏度方面或检测所需的时间方面，并不十分令人满意。Tanyu Wang报告了一种非常快速，只需一步操作的无标记电化学传感技术，作者在金微电极的表面自组装修饰电极，形成硫醇-亚甲基蓝-DNA的探针结构，存在的miRNA被溶液中的TCEP还原，还原过程使用Gamry Reference 600电化学工作站循环伏安法CV，以及方波伏安法SWV检测，测到大约几个nA的响应电流，Z终的miRNA检测灵敏度可以达到0.1fM，只需10分钟就可完成^[3]。此方法非常适合用于快速检测。

       美国Gamry电化学仪器公司提供业界ling先的超低噪声、超微电流电化学工作站，尤其Reference 600+型号，是Gamry经典型号 Reference 600的延续和升级产品， yi流的内部电路设计、智能滤波与屏蔽技术等使之性能zhuo越，仪器噪声低于2μV，电流分辨率20aA，Z低电流档位达到600fA，尤其擅长测量微小的电流信号，已经广泛用于化学生物传感器、生物电化学、腐蚀测量、涂层评估等小电流测试领域。

Gamry Reference 600+电化学工作站

—— 业界ling先的超低噪声、超微电流电化学工作站

—— 微量检测，传感器研究，Gamry助您一臂之力！

超低仪器噪声≤2μV

超低电流分辨率20aA

超低电流档位600fA

准确测量高达1TΩ的样品交流阻抗

参考文献：

1. Heba A. Hussein, Rabeay Y.A. Hassan, Rasha Mohamed El Nashar, Samy A. Khalil,

Sayed A. Salem, Ibrahim M. El-Sherbiny.Designing and fabrication of new VIP biosensor for the rapid and selective

detection of foot-and-mouth disease virus (FMDV). Biosensors and Bioelectronics 141 (2019) 111467.

2. Rabeay Y.A. Hassan, Hassan N.A. Hassan, Mohamed S. Abdel-Aziz, Elmorsy Khaled.Nanomaterials-based microbial sensor for direct electrochemical

detection of Streptomyces Spp.Sensors and Actuators B 203 (2014) 848–853.

3. Tanyu Wang, Gangli Wang, Didier Merlin, and Emilie Viennois.Chapter17:MiRNA Quantitation with Microelectrode Sensors Enabled by Enzymeless Electrochemical Signal Amplification.

MicroRNA Detection and Target Identification(Humana Press).249-263.

       病毒主要由外壳蛋白及核酸构成。所有核酸的DNA或RNA结构中都含有磷酸二脂键，它显示部分负电荷；而包裹核酸物质的蛋白质偏中性、正电荷或负电荷都有可能，因此，整个病毒粒子的净电荷取决于这些因素的总和。当病毒受到电场作用的时候，会发生极化，极化的程度与病毒的内在结构及病毒与介质的相互左右有关。研究证明单个病毒的有效介电常数与病毒的构成直接相关，不同种类病毒粒子的电容也不一样。

       电化学阻抗技术是一个强大的工具，通过自动获得多个参数，模拟实际体系中的电化学行为，对体系进行测试和验证。阻抗实验通常是通过对样品施加一个小振幅的电压激励信号，测量其电流响应信号，从而获得我们需要的时间、阻抗实部、虚部、电容、相位角等信息。阻抗技术作为一种原位无损的测试技术，广泛应用于能源、材料、化学生物传感器等领域，近几年已越来越多地应用到病毒、细菌等研究领域。

       Mahmoud及其合作者使用Reference3000电化学工作站，通过测试两种非常相近的病毒：HIV和FIV病毒粒子在一定介质中随机分布的悬浮液电容，获得每个病毒粒子的电容，从而鉴别出病毒的类型。该研究团队还得到了病毒浓度与迁移率的关系，可以用于病毒的定量分析。这项技术可以应用于几乎所有的病毒种类，同时具有高选择性、高灵敏度、快速、低成本、高通量、无需标记、操作简便等特点。与其它传统的病毒检测技术相比，这种方法是目前Z快的方法，几分钟即可完成，同时也比其它技术的成本都低，还可以进行原位检测，非常有望实现病毒的快速直接检测，以及感染个体的早期检测。

参考论文链接：

https://www.nature.com/articles/srep09809.pdf

https://www.nature.com/articles/srep06831

       美国Gamry电化学阻抗技术一直国内外，高阻抗准确测量至TΩ，低阻抗准确测量至μΩ，任何一台电化学工作站的噪声小于μV。Gamry特殊设计的电极导线，可降低阻抗器件的电感效应，进一步保证测试数据的准确性：

·四端子连接方式

·极低的电流传输线电感

·极低的电流与电压回路交互电感

Reference3000电化学工作站

Reference3000电化学工作站在实际测试条件下的阻抗精度图

       病毒由蛋白质外壳，外壳所包住的核酸（DNA或RNA）、脂类及其它微量组分构成。近年来，一些研究者发现，当某些受体与病毒的DNA或表面蛋白在石英晶片表面选择性结合时，结合过程的微小质量变化将引起晶片共振频率变化，而QCM仪器具有高度灵敏的特性，可以监测到这样的频率变化，进而对病毒进行选择性识别或定量分析。

       常用的受体涉及合成抗体、天然抗体、DNA、核酸适体、生物大分子（如蛋白质）等，Tai用分子印迹聚合物（合成抗体）作为受体，检测了登革热病毒（DENV），检测限达到1-10μg/L，与传统ELISA方法测得的结果具有很好的关联性，而且一个样品的分析时间只需20-30分钟；Yu et al.使用天然抗体作为受体，检测埃博拉病毒（EBOV），实时监测结合的过程共持续12分钟，几种不同EBOV包膜糖蛋白的检测限达到14或56nM，Z低可测质量11ng，与传统的ELISA方法得到的结果相当，测试过程非常快速，不像ELISA或表面等离子共振SPR方法需要几个小时。Adeel Afzal在其论文中对采用不同受体，使用QCM技术检测多种病毒做了很好的总结和分析。

       随着纳米材料研究的发展，基于其优异的性能，各种纳米材料如金属纳米粒子、碳纳米管、量子点等被广泛用于病毒检测。2018年，Mohamed将金纳米粒子结合QCM技术应用于登革热病毒（DENV）和埃博拉病毒（EBOV）的检测，纳米粒子材料放大了响应信号，DENV检测限达到1.6fM，而EBOV检测限达到了20fM。

       QCM技术无需标记，是一种快速、成本低、可靠、灵敏和专属性强的方法，非常适合临床诊断、临床即时检验（POC）或病毒的早期检测，它克服了传统方法交叉反应、假阳性等问题；另外，基于质量变化的QCM技术特别适合一些没有荧光活性或电传导性，很难用光学方法或电化学方法进行检测的病毒。鉴于其多方面的优势，这项技术不仅被用于病毒识别，还被用于微生物检测，如致病菌、酵母、HX细胞、疾病生物标志物等。

参考论文：

1)Gravimetric Viral Diagnostics: QCM Based Biosensors for Early Detection of Viruses. Chemosensors 2017, 5, 7, doi:10.3390   

2)Applications of gold nanoparticles in virus detection. Theranostics 2018, Vol. 8, Issue 7: 1985-2017, doi: 10.7150 

关于石英晶体微天平QCM

       当不断变化的电压施加在石英晶片上，晶片会发生震荡，其共振频率将随表面质量的变化而改变。石英晶体微天平高度灵敏，可以监测ng/cm²的表面质量变化。蛋白质分子吸附与结合、传感器表面修饰、生物膜增长、聚合物膜增长、离子嵌入与脱出、材料腐蚀等质量变化的界面过程，都可以通过QCM技术来测量。

       Gamry公司提供多种石英晶体微天平QCM产品，从较为基础的eQCM 10M，到可以测量耗散，获得多个倍频下信息的耗散型QCM-I系列产品。除了可以测量微小的ng/cm²质量变化；对于耗散型QCM-I，还可以进一步监测能量耗散，了解吸附、成膜等过程中厚度、质量的变化，实时追踪反应过程中的分子排列、结构变化，以及分析膜的粘弹性......

免费SY活动

数显控制仪应用

数显控制仪作为现代自动化控制系统中的关键设备之一，广泛应用于各种工业生产过程中。它通过数字化方式对温度、压力、流量、液位等物理量进行精确测量和控制，从而实现对生产过程的精细化管理。随着科技的不断进步，数显控制仪在提升生产效率、优化工艺流程、保证产品质量等方面发挥着至关重要的作用。本文将深入探讨数显控制仪的应用领域、工作原理以及在实际生产中的优势。

数显控制仪的工作原理

数显控制仪的核心功能是将传统的模拟信号转换为数字信号，进而对系统进行控制。它通常由传感器、控制器、显示模块等组成，通过传感器实时采集测量值，并将数据传输给控制器，控制器根据预设的参数和算法，做出相应的调整，将控制结果通过显示模块呈现给操作人员。这一过程的高效性和精确度，使得数显控制仪在多个行业中成为不可或缺的设备。

数显控制仪的主要应用领域

1. 工业生产中的温度控制

温度是许多生产过程中的重要控制参数，如在塑料、化学、食品加工等行业中，温度的精确控制直接影响到产品的质量。数显控制仪能够实时监测温度变化，并根据设定值自动调整加热或冷却设备的运行状态，保证产品始终处于理想的生产温度范围内。

2. 压力控制系统

在石油、天然气、化工等行业，压力控制是保证系统安全稳定运行的重要环节。数显控制仪可以实时监测压力变化，当系统出现异常时，及时采取措施，防止因压力失控导致设备损坏或安全事故发生。其高效的实时监控和自动调节功能，使其成为压力控制系统中重要的保障工具。

3. 液位控制

液位测量与控制是化工、制药、食品等行业中常见的应用场景。通过数显控制仪，液位传感器可以精确测量液体的高度，并将数据反馈至控制系统，避免因液位过高或过低导致的系统故障或生产中断。数显控制仪能够提供实时液位数据，确保生产流程的顺畅。

4. 流量控制

在水处理、能源供给及化学反应过程等领域，流量的精确控制至关重要。数显控制仪能够准确监测流量的变化，并根据需求调节阀门的开启度，保证流体在设定范围内稳定流动，从而保障生产过程的高效运行。

数显控制仪的优势

数显控制仪的优势主要体现在以下几个方面：

• 高精度：通过数字化测量和控制，数显控制仪能够提供高精度的检测和调节功能，确保生产过程中的每个环节都能达到精确控制的要求。
• 自动化控制：数显控制仪能够根据设定的参数自动调整设备运行状态，极大减少了人工干预，提高了生产效率。
• 易于操作：现代数显控制仪通常配备友好的操作界面和显示屏，操作人员能够方便地查看实时数据并进行调整，提升了操作的便捷性。
• 多功能集成：数显控制仪不仅能够实现基本的测量和控制功能，还可以与其他设备联动，提供更多高级功能，如远程监控、报警提示等。

总结

数显控制仪作为现代化自动化控制系统的重要组成部分，凭借其高精度、高可靠性和广泛的应用领域，在各行各业中发挥着重要作用。无论是在温度、压力、流量还是液位控制等方面，数显控制仪都能够提供的数据支持和自动化调节功能，帮助企业实现更高效、更安全的生产流程。随着科技的不断发展，数显控制仪将在更多领域中得到更广泛的应用，成为智能制造不可或缺的核心设备之一。

多功能多肽合成仪：高效提升实验室科研水平的利器

在现代生命科学研究中，多肽合成技术广泛应用于药物研发、疫苗开发以及疾病诊断等领域。随着技术的不断进步，多功能多肽合成仪逐渐成为实验室中的重要设备。本文将探讨多功能多肽合成仪的特点、应用领域及其如何提高实验效率，并讨论其在未来科研工作中的发展前景。

多功能多肽合成仪的技术优势

多肽合成仪是一种用于合成多肽链的自动化设备，通过精确控制化学反应步骤，实现对多肽的高效合成。传统的手动合成方法耗时长、操作复杂，且容易出现误差。而多功能多肽合成仪则通过自动化程序，简化了合成过程，提高了合成效率和精度，极大地减少了人为因素的干扰。

这类仪器通常具备多个功能模块，包括氨基酸添加、去保护、催化反应、洗涤、干燥等多项操作。一些先进的多肽合成仪还具有高度集成的功能，如实时监测合成过程、自动清洗系统、以及灵活的用户接口设置。多功能的设计使其在科研实验中具有极大的灵活性，能够满足不同实验需求。

多功能多肽合成仪的应用领域

1. 药物研发与生物制药 在药物研发领域，多肽合成仪被广泛用于合成生物活性多肽，作为潜在的性药物。随着生物医药技术的进步，合成多肽已成为癌症、糖尿病、心血管疾病等疾病的有效手段。通过使用多功能多肽合成仪，科研人员能够更高效地合成具有生物活性的多肽，从而加速药物的研发进程。

2. 疫苗开发 多肽合成在疫苗研发中扮演着重要角色。尤其在蛋白质疫苗和合成疫苗的研究中，多肽合成仪能够帮助科研人员合成特定的抗原肽，从而提升疫苗的免疫原性。多功能仪器的高效性，使得疫苗研发周期大大缩短，促进了公共卫生防疫体系的建设。

3. 蛋白质组学与生物标志物研究 多功能多肽合成仪还广泛应用于蛋白质组学的研究中，通过合成不同的多肽分子，研究人员可以鉴定生物标志物，帮助早期诊断疾病。随着医学的发展，化的多肽合成技术对生物标志物的发现与应用具有不可替代的重要性。

4. 基础科研与教育培训 在基础科研和教育培训中，多功能多肽合成仪为实验教学提供了便利。科研人员可以利用这些仪器进行合成多肽的实验操作，从而培养出更多具有实践经验的科研人才。与此学生和研究者可以通过这些先进仪器，更加深入理解多肽合成过程及其在生物学中的作用。

未来发展趋势

随着科技不断进步，多功能多肽合成仪的智能化和高通量合成功能日益增强。未来的合成仪不仅会更加和高效，可能还会具备更加灵活的定制化功能。智能化的多肽合成仪将能够根据实验条件的变化，自动优化合成参数，从而进一步提高实验的成功率。合成仪的集成度也会逐步提升，未来有可能发展成集成多项实验操作的全自动化系统，进一步提升实验效率和降低成本。

结语

多功能多肽合成仪通过自动化、精确化的合成过程，大大提升了科研工作的效率和精度。它在药物研发、疫苗开发、蛋白质组学以及教育培训等领域的广泛应用，推动了生命科学研究的飞速发展。未来，随着技术的进一步创新，多功能多肽合成仪将在更多科研领域发挥更大作用，成为实验室科研工作的得力助手。

认识病毒

做好科学防护

日立电镜大显身手

PART.01

认识病毒 

诺如病毒

可能引起急性肠胃炎的 一种病毒 

《试验样品提供者》 日本国立感染症研究所 客座研究员Etsuko Utagawa老师

诺如病毒，又称诺瓦克病毒是人类杯状病毒科属的一种病毒。是一组形态相似、抗原性略有不同的病毒颗粒。

诺如病毒感染性腹泻在全世界范围内均有流行，全年均可发生感染，感染对象主要是成人和学龄儿童，寒冷季节呈现高发。

诺如病毒感染性腹泻在全世界范围内均有流行，全年均可发生感染，感染对象主要是成人和学龄儿童，寒冷季节呈现高发。

甲型H3N2流感病毒

与普通的感冒相比, 传染能力较强，甲型H3N2流感是一种由粘病毒引起的呼吸系统疾病，可以通过多种动物的呼吸道传播（狗，鸡,鸭等），患者多表现出普通流行性感冒的症状，有时会出现腹泻和呕吐。

腺病毒

可能导致结膜炎、 肺炎等的一种病毒

PART.02

导致禽流感、诺如病毒等疾病的罪魁祸首即病毒,它的大小仅为30〜 150纳米（1纳米：十亿分之一米），只有通过电子显微镜才能观察到。 

电子显微镜在这些病毒的治 疗方案研究和药品研发方面,发挥着十分重要的作用。

PART.03

日常生活如何做好科学防护

合理佩戴口罩

出入医院、地铁、公交、商场等公共场所要佩戴口罩。如果患有传染性疾病，外出时更应该佩戴口罩，同时与他人保持至少1米以上距离。

讲好个人卫生

保持工作、生活场所卫生，勤换、勤洗、勤晒衣服、被褥。不随地吐痰，个人卫生用品切勿混用。

加强锻炼，规律作息

春天是运动锻炼的好时机，积极参加体育运动、经常锻炼，可以有效增强抵抗力。同时，在工作和生活中要注意劳逸结合，保证充足的睡眠，对提高自身的抵抗力也相当重要。