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表面多功能ZnO海胆结构的简易制备
摘要： 功能性氧化锌纳米结构表面在众多应用领域具有重要价值。本研究报道了在近室温条件下简单制备出形似海胆的氧化锌表面结构——从海胆中心向外辐射出密集排列、长度达微米级的锥形纳米针。这些氧化锌海胆结构成功地在多种不同基底（包括硅(Si)、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、铜(Cu)薄片以及种植有氧化锌纳米晶种的硅片）上以高表面密度和覆盖度形成。通过时间分辨扫描电镜观测到硅基底上氧化锌纳米结构的生长动力学过程：早期生长阶段出现"幼年"海胆结构，随后海胆纳米针的长度和密度持续增加，而尖锐的纳米针形态在整个生长过程中得以保持。同时观察到与海胆结构共生的ε-Zn(OH)2正交晶系晶体。同步辐射X射线衍射测量证实了不同生长时间纳米结构的晶体结构。 在种植晶种的硅基底上，我们发现了两阶段生长机制：先垂直排列的氧化锌纳米针阵列进行初级生长，随后在海胆状结构在纳米针阵列上方进行次级生长。实验证明了硅基底上这种具有高表面密度的尖锐纳米针海胆结构具备抗菌、减反射和润湿功能特性：首先，在大肠杆菌(E. coli)培养液中孵育24小时后，该表面能抑制细菌定殖（与对照基底——裸硅和溅射20纳米氧化锌薄膜的硅片相比）；其次，该超亲水表面（水接触角约0°）经简单硅烷化处理后可转变为超疏水表面（表观水接触角θ=159°±1.4°，接触角滞后Δθ<7°），高速摄像机捕捉到10微升水滴的弹跳现象（接触时间仅15.3毫秒）；第三，种植晶种硅基底上密集的尖锐氧化锌纳米针和海胆结构在波长范围λ=200-800纳米内呈现反射率R<1%的特性。这种通过室温简单工艺制备、可在多种基底实施的独特形貌氧化锌海胆结构，有望进一步开发多功能表面和产品配方。
关键词： 超亲水、超疏水、减反射表面、氧化锌海胆状结构、大肠杆菌、纳米结构表面
更新于2025-09-04 15:30:14
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一步法合成用于生物标记检测的荧光碳点
摘要： 发光碳点作为纳米光与纳米材料领域的新成员，因其具有传感器设计、生物相容性、细胞追踪、基于荧光的活细胞检测、医学诊断、光催化剂等迷人特性，以及作为纳米器件的潜在构建?？椋昀词艿焦惴貉芯?。本研究采用烘烤过的鹰嘴豆壳，通过一锅绿色合成法制备了水分散性荧光碳点。通过透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱对所制碳点的结构与光学性能进行了表征。这些碳点在紫外照射下呈现蓝绿色荧光，具有激发依赖性发射、上转换发射、高pH耐受性和良好生物相容性。标记大肠杆菌（E. coli）的碳点在不同激发波长下展现出多色发射行为。相较于存在光漂白效应、高成本等严重局限性的市售合成染料，这些碳点显示出显著优势。在细菌培养基中添加碳点（浓度高达400 mg mL?1）未对细菌生长产生任何延迟。本研究旨在利用碳点的理化特性（小粒径、高发光效率、良好生物相容性、低毒性），针对宽pH范围、高离子强度等多种环境建立其生物标记应用体系。简言之，这项工作为碳点商业化提供了创新视角——作为合成有机染料的有力替代品，用于多色发射探针标记革兰氏阴性菌大肠杆菌。
关键词： 碳点，大肠杆菌，生物标记，细胞毒性，荧光
更新于2025-09-04 15:30:14
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为活细菌中的单分子追踪选择合适的标签：光激活荧光蛋白与Halo标签染料的并行比较
摘要： 可视化并量化活细胞内部分子运动与相互作用，为理解细胞功能机制提供了关键依据。这一目标通过超分辨率定位显微镜技术与单分子追踪技术，并结合光激活荧光蛋白（PA-FPs）得以实现。另一种标记方法则依赖于基因编码的蛋白质标签——其与细胞可渗透的荧光配体结合使用，这类配体比荧光蛋白具有更强的亮度和更低的光漂白倾向，但需要繁琐的标记流程。两种标记方法各具显著优缺点，需根据具体显微实验计划权衡选择。本文描述了活大肠杆菌细胞中Halo标签蛋白的优化标记方案，通过对比不同荧光配体标记的Halo标签与常用光激活荧光蛋白PAmCherry，我们采用具有不同胞内动态特性的测试蛋白，系统评估了荧光强度、背景噪声、光稳定性以及单分子定位与追踪实验结果。基于荧光Halo配体的高亮度与宽光谱特性，我们还展示了高速双色单分子追踪技术的应用。
关键词： 光环标签、单分子追踪、光激活荧光蛋白、大肠杆菌、荧光团、超分辨率显微镜、DNA结合蛋白
更新于2025-09-04 15:30:14
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级联确定性侧向位移模块的?？榛教ㄖ猩锟帕５姆掷?
摘要： 确定性侧向位移（DLD）技术在过去十年中因对多种粒径范围具有优异分离性能而被广泛应用于基于尺寸的样本制备。然而，在单一DLD装置中实现1微米至10微米粒子的同步分离极具挑战性——这既需要差异化的柱体结构设计，又面临固有的制造工艺难题。本文提出一种创新方案：通过级联多个独立DLD装置构建自动化平台，利用柔性腔室在无需人工干预的情况下依次完成各分离阶段间的样本收集与注入，从而从掺杂前列腺癌细胞的血液样本中提取大肠杆菌。该方案通过独立运行DLD分离过程，使每步分选效率最大化且不受下游阶段干扰。所开发的两步自动化流程成功实现了三类组分（细菌、血细胞和癌细胞）的分离，其中癌细胞去除率达100%，红细胞去除率为93%。本研究首次采用双DLD模块构建级联系统，该方案具备可扩展性，可提升现有DLD装置的动态分离范围。
关键词： 确定性侧向位移（DLD）、血液样本、大肠杆菌、前列腺癌细胞、颗粒分离、微流控
更新于2025-09-04 15:30:14
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掺铜二氧化钛：可见光辅助光催化抗菌活性
摘要： 微生物表面污染是重大的公共卫生问题。潮湿环境是微生物繁殖的潜在来源之一。建筑表面采用二氧化钛（TiO2）等半导体材料的智能光催化涂层能有效遏制这一日益严重的威胁。锐钛矿相金属掺杂二氧化钛已被证实是能源与环境应用的理想候选材料。本研究评估了铜（Cu）掺杂二氧化钛（Cu-TiO2）在可见光照射下对大肠杆菌（革兰氏阴性菌）和金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）的抗菌效果。通过溶胶-凝胶技术实现了TiO2中微量铜（0.5摩尔%）的掺杂，并将Cu-TiO2在不同温度（500-700°C范围内）煅烧以评估TiO2锐钛矿相的热稳定性。通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见光谱技术对样品进行理化性质表征。XRD结果表明，铜掺杂使TiO2锐钛矿相在高达650°C时仍保持良好结构。紫外-可见光谱显示Cu-TiO2的可见光吸收性能增强，带隙降至2.8 eV。密度泛函理论（DFT）研究表明，通过Ti4+离子位点替代引入Cu+和Cu2+离子并产生氧空位，从而提升光催化效率。在30分钟可见光照射下，Cu-TiO2实现了高达99.9999%的细菌灭活率。
关键词： 金黄色葡萄球菌、相变、抗菌涂层、光催化、掺杂、铜掺杂二氧化钛、大肠杆菌
更新于2025-09-04 15:30:14