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水合条件下流体相和凝胶相脂质双分子层的椭圆偏振光谱研究
摘要： 生物膜因其特有的物理性质，在各类生物过程中发挥着关键作用。膜组成、厚度起伏及外部刺激等因素对生物膜的相态行为具有重要影响。支撑脂质双层（SLBs）系统能较好地模拟细胞膜，常被用于研究其特性。本研究采用椭圆偏振光谱技术（SE），探究了水合或天然状态下不同相态（液态与凝胶态）单组分脂质双层的光学特性。通过SE测量的椭偏角ψ和Δ被用于明确相态依赖关系，进而通过模型分析获得膜厚度（t）和折射率（n）。这些参数与相态及横向组织结构存在关联。双层厚度数据还通过与粗粒化分子动力学模拟结果的比对得到验证。该方法在室温天然相态下对多种脂质双层进行测试，其结果与原子力显微镜（AFM）测量值具有相关性。
关键词： 流体相、光学性质、凝胶相、光谱椭偏仪、脂质膜、相态
更新于2025-09-23 15:23:52
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膜辅助的DNA折纸术停走扩散与晶格组装的单粒子追踪与超分辨率成像
摘要： DNA纳米结构因其纳米级精确的形状可配置性和多样的生化功能性，为模拟功能性生物膜组分提供了可能。我们在此展示，DNA纳米结构的扩散行为及其组装成更高阶的膜结合晶格可以以"走走停停"的方式被控制，且该过程可通过超分辨率成像进行监测。通过改变周围缓冲液中单价和二价阳离子的浓度，这些DNA结构可在玻璃支撑的脂质双分子层上实现瞬时固定。利用DNA-PAINT超分辨率显微镜，我们证实了不同形状的DNA折纸结构的固定效果。相比之下，在云母支撑的脂质双分子层上则观察到残余运动。当提高NaCl浓度并耗尽MgCl2时，大部分DNA结构会在两种基底上重新开始自由扩散。在加入一组能使三个Y形单体组装成三足形状（三脚架）的寡核苷酸后，这些三脚架结构可被固定并进行超分辨率观测。通过更换缓冲液并添加另一组寡核苷酸，可触发三脚架结构扩散并组装成六边形二维晶格。这种"走走停停"的成像技术为控制和观察DNA纳米结构在脂质膜上的扩散行为提供了方法，未来或可用于调控膜相关货物运输。
关键词： 单粒子追踪、DNA折纸术、扩散、超分辨率显微镜、脂质膜、DNA纳米技术
更新于2025-09-23 15:23:52
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——利用金纳米颗粒等离子体加热控制脂质膜电流以调节神经元行为应用
摘要： 电生理学是研究神经系统的重要方法。然而，电刺激面临选择性、空间分辨率、机械稳定性及植入损伤等多重挑战。光刺激技术通过提供更具选择性的刺激、更高的空间分辨率及更低的设备侵入性，可能规避部分难题。光遗传学通过向神经元引入光敏离子通道实现时空精准调控的光刺激，为神经功能研究提供了强大工具，但其临床应用主要受限于基因改造问题。当前光刺激技术的发展方向是利用纳米颗粒（NPs）进行神经细胞纳米级温度调控——当金纳米颗粒（AuNPs）等纳米吸收体受其等离子体共振波长照射时，会快速产热并将热量传递至细胞膜。光吸收性AuNPs的激光照射可瞬时增强细胞膜通透性[1]。本研究探讨了直径10-50nm AuNPs与人工膜的相互作用模式，利用AuNPs的局部等离子体加热效应调控膜电流及电导状态。实验采用人工平面脂质膜（BLM）体系：通过含顺式/反式两个区室的特氟龙小室（中间留有小孔形成脂双层膜），分别注入不同浓度KCl电解液，利用插入膜两侧盐溶液的银/氯化银电极配合电流-电压转换器测量膜电流（I）[2]。选择二棕榈酰磷脂胆碱（DiphPC）构建脂双层膜，将不同尺寸与浓度的AuNPs加入顺式区室。短暂孵育后以λ=532nm激光聚焦照射小孔（所有实验激光功率设为50mW），光源包含连续及脉冲两种照射模式。结果显示：50nm AuNPs在连续/脉冲照射下产生的跨膜电流分别为17pA和10pA；相同条件下10nm AuNPs加热导致的跨膜电流则为12pA和8pA。
关键词： 脂质膜、神经元行为、等离子体加热、光刺激、金纳米粒子
更新于2025-09-11 14:15:04
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荧光素BODIPY-α-生育酚类似物的光诱导电子转移效率调控
摘要： 我们团队开发的α-生育酚荧光类似物在监测脂质膜内活性氧（ROS）方面发挥了重要作用。这些探针被设计为双段式捕获-报告分子（苯并二氢吡喃-BODIPY），通过光诱导电子转移（PeT）机制实现"关/开"切换功能，从而确保必要的检测灵敏度。本文基于马库斯电子转移理论，系统阐释了BODIPY核心基团取代基及连接捕获段与报告段的桥链长度如何调控PeT效率。采用密度泛函理论（DFT）和电化学方法测算了探针结构的PeT热力学驱动力。当氧化还原电位调节范围达400 mV时，PeT效率提升超过一个数量级；而将苯并二氢吡喃与BODIPY之间的桥链长度增加2.8埃时，PeT效率相应降低2.7倍。研究结果表明：通过优化取代基和桥链选择，可促使PeT过程优先于单重激发态辐射跃迁，从而有效"暗化"基于BODIPY荧光团的荧光探针关态。该成果揭示了开发α-生育酚类荧光抗氧化剂探针时可达到的灵敏度极限，并为基于PeT原理的荧光探针研发提供了通用指导原则。
关键词： 电化学研究、α-生育酚、脂质膜、活性氧物种、氧化还原电位、光诱导电子转移、马库斯理论、密度泛函理论、荧光类似物、BODIPY染料
更新于2025-09-09 09:28:46
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FMO计算与DPD模拟联合方案的开发与应用；FMO计算-粗视化模拟连携手法的开发与应用；
摘要： 我们一直在开发一种片段分子轨道（FMO）计算与耗散粒子动力学（DPD）模拟相结合的方案，以预测功能材料的结构。利用自主研发的自动参数确定软件，对聚合物电解质膜、脂质膜和蛋白质模型进行了FMO-DPD模拟。
关键词： 片段分子轨道法、脂质膜、FMO-DPD模拟、聚合物电解质膜
更新于2025-09-04 15:30:14