色谱捕获柱

研究背景图1 捕获和灭活空气中细菌的ASS光催化剂的示意图含有生物体的生物气溶胶，如细菌、病毒、花粉、孢子和真菌，会长时间悬浮在空气中。它们广泛存在于室内和室外环境中，这些生物气溶胶可以引起疾病的传播，捕获和灭活生物气溶胶是尤为必要的。在自然界中，蜘蛛丝可以主动捕获空气中微小的尘埃颗粒和微滴；微滴结合形成更大的液滴，将小的尘埃颗粒和水分集中在蜘蛛丝上。近日，广东工业大学环境健康与污染控制研究院、环境科学与工程学院安太成教授团队在著名综合学术期刊Nature Communications杂志上发表了相关论文。在这项工作中，作者基于蜘蛛丝捕获空气中的微尘并将雾气凝聚成微小液滴的特性，制备了具有周期性纺锤结构的亲水“仿生蜘蛛丝”光催化剂，它由尼龙纤维上TiO2的周期性纺锤体结构组成，可以有效地捕获和浓缩空气中的细菌，形成液滴光催化微反应器，并利用固液界面光照射下光催化产生的高效自由基原位实现对生物气溶胶的连续高效光催化灭活。研究发现，ASS光催化剂的捕集能力主要归因于表面粗糙度引起的亲水性、拉普拉斯压差、纺锤体结大小和表面能量梯度的协同效应。ASS光催化剂捕获的细菌在液滴内或空气/光催化剂界面被光催化灭活。这一策略为生物气溶胶净化材料的构建铺平了道路。催化剂的设计将尼龙纤维浸在TiO2/PMMA/（DMF +乙醇）溶液中，以5&minus 95cm s&minus 1的速度抽出，制备了混合TiO2/PMMA主轴结的纤维。在纤维表面形成的一种薄膜，由于瑞利不稳定性，它沿着纤维自发地分离成周期性的聚合物液滴，然后在空气中干燥。在尼龙纤维（人工蜘蛛丝称为ASS）上形成周期性的光催化剂纺锤结，TiO2 光催化剂主要集中在纺锤结构上，其几何形状与蜘蛛的湿捕获丝相似。图2 ASS光催化剂的制备仿生捕获仿生蜘蛛丝捕获生物气溶胶经过捕获、运输及浓缩三个阶段。仿生蜘蛛丝捕获生物气溶胶后，微生物随着小液滴从连接结构处浓缩运输至纺锤结构处。图3 ASS光催化剂对生物气溶胶的捕获过程捕获机理和表征仿生蜘蛛丝的亲疏水性表征，则采用配备20 pL滴定器的接触角测试仪（KRÜ SS DSA30M）测定单纤维在不同湿度下的水接触角。图4 KRÜ SS DSA30M接触角测量仪如图5所示，通过采用不同的纤维基底制备仿生蜘蛛丝，本研究发现亲水性更强的尼龙基底所制备的仿生蜘蛛丝具有更好的捕获生物气溶胶的性能。说明亲水性对仿生蜘蛛丝的捕获性能有较大影响。图5b显示，在湿度 50%时，接头的水接触角(θ)为97.5°（θ90°，疏水），而在湿度 80%时，水接触角为88.9°（θ90°，亲水性）。对于纺锤体结，在湿度 50%时θ为125.3°，在湿度 80%时θ下降到93.6°，在两种条件下均表现出疏水性。结果表明，在高湿度条件下，ASS的亲水性有所提高。在相同的条件下，无论是在高低湿度水平下，纺锤体结处的接触角θ均高于关节。并应用原子力显微镜（AFM）测量了细菌与ASS光催化剂表面之间的粘附力，揭示了生物气溶胶的捕获机理。通过单纤维接触角、AFM细菌探针表面粘附力的测试，发现生物气溶胶对连接结构处亲和力更强，因此捕获可能从连接结构处开始，再通过纺锤结构半径差异造成的拉普拉斯压差和表面粗糙度梯度造成的表面能差，进一步将捕获的微生物在液滴中运输、凝并及浓缩至纺锤结构表面。图5.ASS光催化剂的生物气溶胶捕获机理a具有不同纤维衬底的ASS光催化剂的生物气溶胶捕获性能。b单个ASS光催化剂在不同湿度下的水接触角。c不同RH下细菌与ASS光催化剂之间的粘附力。d用ASS光催化剂用不同的β、主轴节的高度(H)和关节的长度(L)捕获的生物气溶胶的光学图像。e不同形貌的ASS光催化剂的生物气溶胶捕获性能。F ASS光催化剂的SEM图像和AFM图像。i说明了ASS光催化剂的生物气溶胶捕获和浓缩机制。结论综上所述，本文通过将二氧化钛与周期性主轴结集成，开发了一种ASS光催化剂，并详细研究了生物气溶胶的捕获和失活性能及其相应的机理。ASS光催化剂的生物气溶胶捕获性能是纯尼龙的2倍，其失活效率为99.99%。生物气溶胶首先被亲水关节捕获，然后它们向纺锤节移动，留下亲水捕获位点暴露在外，以便进一步的生物气溶胶捕获。本文有删减，详细信息见原文Peng, L., Wang, H., Li, G. et al. Bioinspired artificial spider silk photocatalyst for the high-efficiency capture and inactivation of bacteria aerosols. Nat Commun 14, 2412 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38194-1

据外媒2012年6月4日消息，罗氏上周三宣布将专注于测序以及测序上游的序列捕获技术，退出固相DNA芯片市场。罗氏NimbleGen，这家位于麦迪逊的生物技术公司，在全球芯片市场上排名第4，曾一度被认为是冉冉升起的新星，在最近几年也推出了不少好产品 跟随大的科学技术环境当前将继续投入到序列捕获技术的研发。　　NimbleGen的国际营销总监Kary Staples表示：“我们的业务正在重新调整……在某些罗氏能够成为强的竞争者的领域，我们选择参与竞争。”　　同时，罗氏不会出售股份，离开麦迪逊。序列捕获技术的研发将继续在麦迪逊进行。Staples谈道：“研发、制造和销售还将留在这儿，一个创新的团队即将建立。该团队由NimbleGen的早期员工之一Tom Albert领导，目标是为生命科学市场开发新的、颠覆性技术。”　　1999年，威斯康星大学麦迪逊分校的科学家Michael Sussman和Franco Cerrina，遗传学教授Fred Blattner及其学生Roland Green开发了一种更快、更便宜的基因芯片制作方法，随后创立了NimbleGen公司。　　2007年，罗氏以2亿7千万美元的价格收购了NimbleGen公司。当时，罗氏总裁表示，NimbleGen的芯片技术能补充罗氏现有的基因组研究队伍。　　一年后，罗氏NimbleGen首家推出序列捕获芯片并大获成功，成为基因芯片行业中第一家研发出序列捕获的芯片厂家。全球的研究人员已通过此款序列捕获芯片对成千上万的外显子组进行捕获并随后测序。随后在2009年底，罗氏NimbleGen又推出液相外显子组序列捕获，提供液相的工作流程 并与Caliper合作研发推出液相捕获自动化流程，为各种项目提供灵活及高通量可扩容性方案。当前已经使用或正在开始使用外显子组序列捕获的重大项目包括英国一医学协会即将开展的罕见血液疾病研究，将捕获50000个外显子组 荷兰正在进行中的大规模老年流行病研究项目(Rotterdam Study)使用Nimblegen序列捕获3000个用于后期测序的样本。　　另外，近年来该公司的灵活定制序列捕获产品已经广泛应用于各大实验室，包括由贝勒医学院人类基因组测序中心提供设计的HGSC捕获定制，用于孤独症研究 而不久前，华大基因和罗氏NimbleGen公司还联合宣布已成功研发出全新人类MHC区域捕获技术，该技术突破了常规扩增和捕获方法的瓶颈，首次成功实现了对人类MHC区域的高度覆盖及有效富集 常规肿瘤热点关注的基因也通过序列捕获技术实现富集，该捕获产品可以同时捕获75个肿瘤相关基因的0.5Mb的区段。　　然而，正如Staples所说，基因芯片是一个竞争非常激烈的领域，罗氏NimbleGen从总销售额来看位居第四，但通过捕获技术上升的业务量还是很迅猛，因此将成为今后投入的重点。

据报道，英国利物浦大学（University of Liverpool）的研究人员开发了一种新材料，可以捕获冠状病毒颗粒，并可能改变口罩的“过滤效率”，以阻止新冠和其他病毒的传播。最新研究成果已于近期发表在了《自然通讯》杂志上。研究小组表示，在使用新材料后，传统口罩在捕获蛋白质（包括冠状病毒蛋白质）方面的效率提高了约93%，而且对透气性几乎没有影响。据悉，科学家们一直在研究高效液相色谱法，其中蛋白质“粘”在色谱支撑材料的表面。在大流行期间，研究人员们意识到，这一过程将提供一种吸收蛋白质的方法，特别是覆盖在SARS-CoV-2病毒外脂膜上的突出S1刺突蛋白。在最新研究中，科学家们“重新调整”了他们用于色谱的球形二氧化硅颗粒的表面，使其表面对S1刺突蛋白非常有“粘性”。与此同时，他们增加了二氧化硅颗粒的孔隙率，使其具有每克300平方米的表面积，这与网球场的面积大致相同。此外，他们增加了二氧化硅球的内部体积，以提供更大的容量来“捕获”病毒。不过需要注意的是，这种新材料正处于概念验证阶段，该团队已经证明，除了飞机、汽车和空调中使用的空气过滤器外，它还可以用于口罩。“这项概念验证研究只是触及了表面，虽然COVID-19不再对我们的健康构成全球性威胁，但这种材料具有广泛应用的潜力。我们正在研究开发更先进的“粘性”表面，用于各种生物气溶胶，包括新的新冠变体以及流感和尼帕等其他致命病毒。”他们说。