病毒研究 | 电子显微镜大显身手

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。

作为一种分析技术，进口成分分析仪可以为人们提供有关晶体材料的结构和相ID的信息，目前已广泛应用在地质勘探、矿业开采、油气录井、制药、学术研究、太空探索等多个行业。其中，奥林巴斯新一代进口成分分析仪TERRA II和BTX III，在继承前代优点的基础上“大显身手”，可以为主要和次要分组提供快速、可靠的实时矿物学和相分析，切实将XRD技术实践到我们工业生产领域。

奥林巴斯迭代升级后的TERRA II和BTX III移动进口成分分析仪新增小型样品托架设置。看似小改变，实则大变样。这个样品托架是来自NASA的技术，轻便好操作，可以实现让样品腔内的所有颗粒物实现对流，以确保数据几乎不受取向效应影响。尤其是适用于野外作业的TERRA II进口成分分析仪，地质工作者使用随附取样套件，就可以轻松获得样品，制备仅需15毫克样品，取样便利，极大地提升工作效率。

与此同时，硬件与软件同步更新，改进后的X射线探测器与性能强大的SwiftMin软件实现“组合双打”，使得BTX III进口成分分析仪的灵敏度、分析速度都得到极大提升，用户可以轻而易举获得准确可靠的分析结果。

据了解，从制备15毫克样品，按下“开始”采集按钮进行样本分析开始，通过连接无线设备，如手提电脑、平板电脑或者智能手机，奥林巴斯BTX III进口成分分析仪通过具备的SwiftMin软件，实时查看衍射图案，对结果进行编辑，并据此制作衍射图案报告，让各项数据得到直观体现。不仅如此，实验室管理员可以通过密码保护的方式，输入预设模式，实现在一段预设时间后自动传输数据，被检样品的各种成分、校准及分析信息都可以被及时保存与分享。

正因为预设模式的存在，简化重复性的分析过程和用户培训，甚至可以放宽对操作人员的水平要求，让实验室管理员得到有效的分析信息，节省时间，实现效率工作。

目前奥林巴斯BTX III进口成分分析仪已实现多类型使用场景，快速完成矿物识别，比如方解石是一种会降低燃煤电厂中原材料燃烧效率的矿物，需要对煤中的方解石进行定量分析，以此提升燃烧效率，并减少碳量排放;对尾矿进行重新分析，可以帮助用户判断工厂的操作性，或对以往项目进行评价;甚至在制药行业实现快速辨别不合格药品，或是进行制药业的矿物辨别等等。

一直以来，奥林巴斯致力于为工业科学领域提供解决方案，力求为各行各业带来高品质的工业产品，满足用户高性能高智能的产品需求。历经多代更迭，升级后的TERRA II和BTX III进口成分分析仪也让更多人了解到奥林巴斯的工业科技实力，并对其未来的发展充满期待，期待成分分析仪技术将应用到更多有需求的领域与行业。

1937年，德国化学家奥托·拜耳博士发明了我们称之为聚氨酯的多功能塑料。聚氨酯是通过多元醇与异氰酸酯反应生成的，必要时还可使用适当的催化剂和添加剂。

由于多种异氰酸酯和多种多元醇均可用于生产聚氨酯，因此可以生产出多种形式的聚氨酯材料来满足不同应用的特定要求，如：硬质泡沫、软质泡沫、弹性体、胶粘剂、涂料、密封胶。目前，聚氨酯制品已广泛应用于家居、建筑、日用品、交通、家电等领域。

在不同类型的聚氨酯生产过程中，均需要通过检测某些参数来保证成品质量，如：多元醇的羟值、酸值、颜色、水分含量，异氰酸酯的NCO 含量、水分含量，聚氨酯的 NCO 含量、水分含量、酸值。

使用传统分析技术测定上述参数是一个漫长且具有挑战性的过程，因为测定这些参数需要使用多种不同的分析技术，不仅需要消耗大量的时间来分析样品，还需要花费时间进行仪器管理和维护。

毫无疑问，在生产过程中进行更加严格的质量保证和质量控制是一种必然趋势，这种趋势同时还伴随着对低成本、高效率分析方法的更加关注。近红外光谱作为聚氨酯行业公认的快速可靠的质量控制方法，一分钟内即可同时测定多个参数，且无需样品前处理或使用任何化学品，即使是非专业人员，也可轻松操作。

瑞士万通在聚氨酯分析方面拥有丰富的专业知识，并为此提供了解决方案——DS2500 近红外光谱分析仪（固/液两种版本），可用于快速测定多元醇、异氰酸酯和聚氨酯的多个质量参数。

对于多元醇的羟值和异氰酸酯的 NCO 含量测定，瑞士万通还可提供现成的预校准模型，开箱即用，免去了从零开发模型的困难，让您从开机第 一天就充分发挥生产力。

瑞士万通 DS2500 近红外光谱分析仪可为聚氨酯生产过程中的各个阶段保驾护航，不仅省时省力，而且绿色环保，更可为您节省高达90%的运行成本。

以多元醇的羟值测定为例，比较传统分析方法（滴定）和近红外光谱法的运行成本：

对质量控制过程的低估是导致内外部产品不合格的主要因素之一，据报道，这会导致10-30%的营业额损失。由于传统分析方法存在的诸多弊端，越来越多的企业开始选择在其质量控制过程中使用近红外光谱作为一种快速高效的替代方法。

       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.

脊髓性肌萎缩症（SMA）

脊髓性肌萎缩症（SMA），是一类由脊髓前角运动神经元变性导致肌无力、肌萎缩的疾病。由运动神经元功能基因(SMN1) 隐性突变引起，属常染色体隐性遗传病，临床并不少见。主要临床表现为进行性、对称性，肢体近端为主的广泛性弛缓性麻痹与肌萎缩，智力发育及感觉均正常。

SMN1基因编码存活运动神经元（SMN）蛋白 ——一种遍布全身的蛋白质，对于运动神经元细胞的结构维持和功能至关重要。大脑和脊髓中的运动神经元控制整个身体的肌肉运动。如果没有足够的功能性SMN蛋白，那么运动神经元就会死亡，导致衰弱且通常致命的肌肉无力。由SMN1基因突变引起的SMA通常根据发病年龄和严重程度分为几种亚型；其中婴儿发病的SMA是Z严重和Z常见的亚型。患有这种疾病的儿童头部抬头，吞咽和呼吸都有问题。这些症状可能在出生时出现，也可能在6个月后出现。

近十年来，在针对SMA患者的ZL策略方面取得了显著进展：2016年12月Nusinersen反义寡核苷酸疗法迅速获得FDA批准用于所有年龄的SMA患者，可提高SMN蛋白表达并改善轻度SMA儿童和青少年的运动功能；2019年5月批准的静脉注射表达SMN1 cDNA (scAAV9-SMN)的 重组腺相关病毒基因疗法onasemnogene abeparvovec-xioi用于提高2岁及以下婴儿的生存和运动机能。

因为SMN水平无法在活着的患者的神经系统中测量，有关疾病相关的SMN表达水平变化和与疾病相关的数据很少。了解SMN在正常和患病人群、以及发展ZL过程中的动态表达变化将有助于进一步优化临床ZL。

来自约翰霍普金斯大学医学院的研究人员对临床SMA患者进行分组，对分离的人的脑、脊髓、髂腰肌、隔膜、肝等组织中SMN mRNA和蛋白水平分别进行了量化动态检测。其中，采用HTRF^®（均相时间分辨荧光，Homogeneous Time-Resolved Fluorescence）检测技术进行不同组织的SMN蛋白定量检测。研究发现围产期全组织SMN蛋白水平正常下降，这支持临床上在出生后要尽快开始SMN诱导ZL；部分患者由于ASOs（反义核苷酸）在脊柱和大脑吻侧区域的分布有限，可能限制了这些区域的运动单元对这些患者的临床反应。这些结果对SMA患者的优化ZL具有重要意义，并为进一步研究提高鞘内注射ASOs的生物利用度提供了依据。

文章技术路线：

HTRF定量脊髓标本中SMN蛋白的表达数据(对照组为75例;n = 16例SMA，患者年龄从15周妊娠(GA)到168个月不等)，如下图所示：

HTRF实验方法:

HTRF^®（均相时间分辨荧光，Homogeneous Time-Resolved Fluorescence）技术基于时间分辨荧光（TRF）和荧光共振能量转移（FRET）两大技术原理。将荧光的灵敏性、均相免洗和低背景等特点结合在一起。广泛用于GPCRs，激酶，细胞因子，磷酸化蛋白，表观遗传，生物大分子（抗体）等靶点的检测和定量。

HTRF SMN assay kit：将10 μL细胞裂解液转移到96/384浅孔板中，加入5μL的荧光供体（Donor）和5 μL的荧光受体(Acceptor)。孵育过夜后，直接在EnVision多模式读板仪(PerkinElmer)或其他HTRF^®兼容的酶标仪上进行读值即可。

珀金埃尔默公司一如既往的为用户提供客制化高灵敏度检测试剂和高品质的检测设备：

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参考文献

1. Ramos, Daniel M., et al. "Age-dependent SMN expression in disease-relevant tissue and implications for SMA treatment." Journal of Clinical Investigation 129.11 (2019): 4817-4831.