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专业: 电化学分析

[交流] 【交流】【图书】生物分析中的核酸适配体已有2人参与

书中介绍和总结了“适配体”的概念、产生方法以及近20年来在分析领域内发展动态和最新研究进展。内容涵盖了适配体作为识别元素的主要研究方向和应用范围，具体包括电化学适配体传感器、免疫标记适配体传感器、适配体酶传感器、信号放大适配体传感器、纳米功能化适配体传感器，以及毛细管电泳、液相色谱等分离技术与适配体的联合检测等，充分展现出核酸适配体在分析科学中的独特优势和应用价值。
该书主题属前沿科学领域，内容深入浅出，原理和应用相辅相成，代表了当前国际上适配体研究的整体发展水平，对国内化学界和生物医学界相关研究和科学普及具有良好的参考价值和指导意义。
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1990年核酸适配体(Aptamer)概念提出以来,经过20年的研究,它已发展成为一类广受关注的新型识别分子。近年来，核酸适配体日益受到国内外化学、生物医学、纳米材料、蛋白质科学、物理、数学多学科研究者的广泛关注。2007～2010年，仅在AnalChem，Biosensors&Bioelectronics，JAmChemSoc，NucleicAcidResearch,AngewChemIntEd,JBioChem,ChemRev,NanoLett,CurrentOpinioninChemicalBiology等国际一流杂志发表的适配体有关论文就有300余篇，涉及化学生物学、分子生物学、分析化学、材料科学、生物医学等领域的生物传感与分析分离、核酸功能研究、核酸自组装材料及器件性能等研究内容。此外，2005年第一个核酸适配体药物“Macugen”仅经3年时间研发便被FDA正式批准上市，成为核酸适配体领域的一个里程碑。核酸适配体不仅因在新药研发领域具有广阔前景而引人瞩目，其在肿瘤等重大疾病的生物医学基础研究、疾病诊断领域同样显示出广阔的应用前景。
目前有关方面的基础研究和实际应用还只处于起步阶段，面临着更大的发展空间。国内学者在适配体的相关研究中成果显著，深受国家重视。2009年12月召开了以“核酸适配体及生物医学应用”为主题的第365次香山科学会议。2010年“核酸适配体识别新技术新方法研究”获批国家重大科学研究计划。由此表明核酸适配体的基础和应用研究的重要理论意义、实用价值和应用前景。
“AptamersinBioanalysis”一书的主编MarcoMascini教授，在该书的编辑过程中，邀请中国科学院长春应用化学研究所的董绍俊研究员撰写了第12章“不同技术制备非标记适配体传感器用于生物分析的策略”。该书其他章节分别介绍了适配体的生物传感功能研究以及适配体的筛选，分离分析应用的新成果，包括：适配体：作为配体的所有理由；SELEX及其最新优化；电化学适配体传感器；适配体：自然和科技的融合；电化学指示剂和横向剪切模式法检测蛋白质与适配体间相互作用；适配体酶亚基生物传感器；酶的变构控制中适配体的应用；基于纳米材料的非标记适配体传感器；基于适配体的生物分析检测；放大策略；动力学毛细管电泳用于适配体的筛选、表征和分析；对映体分离中的适配体应用；适配体修饰的表面用于毛细管电泳和MALDIMS中蛋白质的亲和捕获和检测。
2009年出版的“AptamersinBioanalysis”，是有关适配体生物分析的第一本专著，现及时翻译为中文出版，也成为国内第一本有关适配体的中文专著。相信该书中文版的问世对国内相关领域的青年学者，跨学科的研究人员以及研究生和教授专家们在从事适配体的研究和教学工作时有所帮助。该书作为一本很好的参考书和教科书出版，必将推动我国的适配体有关工作的进步和发展。
2010年9月13日于长春
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非常高兴担任《生物分析中的核酸适配体》一书的主编。适配体最初时是作为治疗药物，但在很短几年间就成为分析化学的热点话题。在我们的实验室，我们正在努力实现可靠的化学和生物传感器，适配体显然成为其组装的最佳组件，并作为具有特殊结合常数（微摩尔至皮摩尔范围）的一类新配体出现在这些应用中。适配体也进入了许多其他分析应用中，如基于分离科学的技术（各种色谱技术或毛细管电泳），用这些新化合物能够解决许多令人振奋的新的分析问题。
食品、空气或饮用水中日益增多的污染物，能引起中毒、疾病或慢性疾病，这使我们需要能够快速检测复杂样品，通常是对多组分进行分析的系统。这种需求也存在于医学领域，人们越来越需要多参数诊断系统，以检测所有已知的和更多近来才发现的不同疾病的生物标志物。遗憾的是，对医生来说，与疾病相关的生物标志物要么是生理上微量存在的，要么是被病人血液和体液内非特异性化合物严重污染的。因此，有效地检测这些生物标志物需要高灵敏以及特异性的识别元素。
当检测系统需要一种生物分子识别体系时，基于抗体检测的方法仍被认为是环境、食品和临床分析中的标准检测方法，所建立的这些分析方法已经表明能够满足所需的灵敏度和选择性。然而，在多组分检测和非常复杂的样品分析中使用抗体面临着一些限制，主要是源于蛋白受体的性质和蛋白受体的合成。为了规避这些缺陷，寻找其他可作为替代的识别分子一直处在研究探索中。
人们认识到核酸，特别是RNA，可拥有稳定的二级结构，且它们易于合成和功能化修饰，这已开启了适配体在一些领域的应用之门。
核酸的主要优点是克服了使用动物或细胞系产生分子，而且，对非免疫原性的分子的抗体是很难生产的。相反，适配体是通过体外方法分离，不依赖于动物，它能针对任何靶物质生产和开发一个体外组合库。此外，体内抗体的产生意味着动物免疫系统选择了与抗体结合的靶蛋白的位点。体内参数条件决定了抗体识别靶蛋白只能在生理条件下，这就限制了对抗体的功能化修饰和应用的范围。
通过操控适配体的筛选过程，还可以得到结合于靶的特异区、具有特异性结合性质和在不同结合条件下结合的适配体。筛选后，适配体可通过化学合成生产和进行高度纯化，消除使用抗体时发现的批次间的差异。通过化学合成，可进行适配体的修饰，提高分子的稳定性、亲和性和特异性。通常为了获得更高的亲和性或特异性，可改变适配体靶复合物的动力学参数。适配体另一个优于抗体的优点是对较高温度的稳定性。其实，抗体是大蛋白分子，它对温度敏感，会产生不可逆的变性。相反，适配体非常稳定，变性后还能使其天然活性构象复原。
筛选过程本身具有放大步骤，赋予了适配体一些相对于其他“非天然”受体的优点，如寡肽就不能在筛选过程中放大。因此，聚合酶链反应再次显示出其解决高选择性配体的获得问题的魔力。我们遗传系的同事正在努力克服这个问题，将来我们将会很高兴地从库里获得其他的具有不同性质的优良配体，像多肽或多糖，而不是寡核苷酸！
现在，我们有一类新的生物传感器——适配体传感器，是用适配体作为高选择性识别元件。作为受体分子，由于适配体针对分析物是均等合成的产生过程，使它们可以广泛应用于多样化的目标分析物阵列。在微纳尺度平台实现的适配体传感器拥有很多潜在的优势，如:微型化的构建；快速、灵敏和特异性的检测；高通量；成本降低；最少的材料消耗。因此，微纳适配体传感器在广泛的应用范围中极具吸引力，如蛋白质组学、代谢组学、环境监测、反恐和临床诊断和治疗。
Marco Mascini

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第一篇导论
1适配体:作为配体的所有理由2
JeanJacques Toulm,JenaPierre Daguer,Eric Dausse著;屈锋,李倩译
11引言2
12筛选的威力和适配体的精制4
13化学组成决定适配体形状6
14适配体调控子10
15适配体传感器13
16展望16
参考文献18

2SELEX及其最新优化29
Beate Strehlitz,Rigina Stoltenburg著;屈锋,古力,陈巍译
21引言29
22适配体及其SELEX筛选30
23SELEX技术的修饰33
24适配体及其筛选技术的优点与局限性37
25正在开发上市的适配体的应用39
26展望43
参考文献44
第二篇生物传感器
3电化学适配体传感器
Itamar Willner,Maya Zayats著;杜衍译56
31引言56
32基于固定在电极表面的有氧化还原活性的适配体单分子层的电化学
适配体传感器58
33基于酶放大的电化学适配体传感器62
34基于纳米粒子放大的电化学适配体传感器66
35非标记电化学适配体传感器67
36基于场效应晶体管的适配体传感器70
37结论和展望72
参考文献73

4适配体:自然和科技的融合79
Mortz KBeissenhirtz,Eik Leupold,Walter Stocklein,Ulla Wollenberger,Olivererger,
Oliver Panke,Fred Lisdat,Frieder WScheller著;李冰凌译
41引言79
42核酸分子的特性79
43核酸分子的电化学检测80
44细胞色素C与适配体结合82
45DNA机器和适配体84
参考文献89

5电化学指示剂和横向剪切模式法检测蛋白质与适配体间相互作用92
Tibor Hianik著;朱进波译
51引言92
52适配体在固态基底上的固定93
53适配体配体间相互作用的检测95
531电化学方法96
532声学方法108
54结论114
参考文献115
6适配体酶亚基生物传感器：酶的变构控制中适配体的应用120
Kazunori Ikebukuro,Wataru Yoshida,Koji Sode著;屈锋,李倩译
61适配体作为生物传感器的分子识别元素120
611适配体与抗体比较120
612信号适配体122
62均相传感123
621无需结合/释放分离的生物传感器123
622适配体的酶亚基124
63改良适配体的模拟进化算法126
参考文献127

7基于纳米材料的非标记适配体传感器129
Kagan Kerman,Eiichi Tamiya著;梅芳,屈锋译
71引言129
72非标记电化学适配体传感器129
73基于场效应晶体管的适配体传感器133
74基于局域表面等离子共振的非标记适配体传感器137
75面临的挑战和结束语140
参考文献140

8基于适配体的生物分析检测：放大策略148
Sara Tombelli,Maria Minunni,Marco Mascini著;屈锋，梅芳译
81引言148
82基于功能化的适配体纳米粒子的生物分析检测149
83基于适配体和量子点的检测153
84适配体酶和适配体机器157
85基于适配体分析的聚合酶链反应扩增法160
86结论164
参考文献164
第三篇应用
9动力学毛细管电泳用于适配体的筛选、表征和分析170
Sergey N.Krylov著;屈锋,刘允译 170
91引言170
911动力学毛细管电泳170
912NECEEM和ECEEM的概念172
92适配体筛选的KCE方法分离和亲和控制174
921NECEEM方法筛选适配体175
922ECEEM方法筛选适配体183
923PCR方法的优化184
924KCE方法筛选适配体的展望186
93KCE法测定靶分子适配体相互作用的结合参数187
931基础187
932毛细管内温度的控制188
933举例189
94适配体作为亲和探针的靶分子定量亲和分析192
941基础192
942举例194
95结论195
参考文献195

10对映体分离中的适配体应用199
Corinne Ravelet,Eric Peyrin著;赵新颖,屈锋,张经华译 199
101引言199
102对映体选择性适配体的产生和性质200
103固定化的适配体用于液相色谱分离对映体201
1031固定相的制备和柱填充202
1032基于DNA适配体的手性固定相202
1033基于RNA适配体的手性固定相和镜像策略203
1034一类特定的适配体手性固定相205
104适配体用于毛细管电泳分析对映体206
1041适配体作为背景电解质中的手性添加剂用于CE对映体分离206
1042基于对映体选择性竞争分析的亲和毛细管电泳的适配体设计208
105结论210
参考文献211

11适配体修饰的表面用于毛细管电泳和MALDIMS中蛋白质的亲和
捕获和检测213
Linda B McGown著;屈锋,赵新颖,张经华译 213
111引言213
112适配体修饰的毛细管用于亲和毛细管电泳214
113适配体修饰的表面用于亲和MALDIMS215
1131概况215
1132凝血酶的亲和MALDIMS216
1133IgE的亲和MALDIMS219
1134总结225
114超越适配体：基因组引发的DNA结合配体225
参考文献230

12不同技术制备非标记适配体传感器用于生物分析的策略233
Bingling Li,Hui Wei,Shaojun Dong 著;李冰凌译
121引言233
122 电化学适配体传感器236
1221POSOALF 模式236
1222POSOALF 模式238
1223电化学交流阻抗适配体传感器239
1224使用非标记氧化还原探针的电化学适配体传感器244
123 荧光分子开关247
1231POSFALF模式247
1232PFSFALF 模式249
124 比色适配体传感器253
1241POSFALF 模式253
1242PFSFALF模式255
125 基于“血红素适配体”DNA酶的适配体传感器261
126液相色谱、电色谱和毛细管电泳(CE）在适配体分析中的
应用264
127其他适配体传感器269
128结论269
参考文献270

http://shop.cip.com.cn/product/20101101/200209787122093806.html
http://vbook.china-pub.com/344077

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