Implantable real-time troponin biosensor for early diagnosis of silent cardiac injuries
植入式实时肌钙蛋白生物传感器用于早期诊断无症状心脏损伤
基本信息
- 批准号:10932735
- 负责人:
- 金额:$ 42.3万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-08-01 至 2025-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Project Summary
Cardiovascular disease is the leading cause of death in the United States. Among them, silent heart attack, also
known as silent myocardial infarction (SMI) that occurs without apparent symptoms, accounts for approximately
half of the total number of heart attacks. When cardiac myocytes are damaged, cardiac troponin (cTn), a
component of the heart muscle, is released into circulation. Currently, blood cTn is routinely measured in patients
suspected of having Acute Myocardial Infarction (AMI). However, SMI is often undiagnosed until it is too late,
although SMI causes similar level of damage to the heart as symptomatic typical AMI. We hypothesize that an
implantable cTn sensor providing a real-time and continuous data on the blood levels of cTn will allow a timely
diagnosis at the very time when a SMI occurs to a subject, enabling timely treatment. For an in vivo biosensor,
the sensing reactions not only need to be sensitive and selective to the analyte but also need to be self-sustaining
for a long time in complex physiological conditions. This requires that the sensing reactions can be self-
regenerating while at the same time developing a signal related to the analytes. Currently there is no cTn sensors
that can be operated in real-time and continuously. We propose to use a radically new biosensor approach to
develop highly sensitive, specific, and self-sustaining biosensors based on our years of research and innovations
in 1) uniquely designed peptide mimotope biosensing interface for label-free affinity based electrochemical
biosensor; 2) the unique properties of bifunctional Pd/Au bimetallic substrate electrode for sensing interface self-
regeneration; and 3) miniaturized, low cost and real-time electrochemical sensor platform. Peptide mimotopes,
in lieu of antibodies, when immobilized on the surface via self-assemble monolayer (SAM) can significantly
reduce the structural variability, retain biological activity, and minimize or eliminate non-specific adsorption from
interfering proteins and provide real-time, highly sensitive and selective detection of protein antigens in human
blood samples. In addition, our multifunctional bimetallic nanostructured Pd/Au electrode will allow the formation
of stable and robust peptide SAM on gold (Au) as well as controlled rapid regeneration of the protein complex
using palladium (Pd) chemistry to induce rapid local pH change. We have two research Aims to develop and
validate this novel biosensing technology: 1. Develop self-regenerable electrochemical cTn biosensor for
real-time detection of cTn; 2. Develop miniaturized implantable cTn biosensor and validate its in vivo
sensing using rat cardiac ischemia model. Successful completing these Aims will validate the capability
of our cTn biosensor for real-time, sensitive and selective sensing of cTn in vivo for early detection and monitoring
of SMI. The sensor will have great potential in the diagnosis and monitoring of a variety of other forms of heart
injuries including (but not limited to) viral myocarditis (such as myocardial injury related to COVID-19 infection),
drug-induced cardiac toxicities, and radiation-induced cardiac injuries. The biosensor methods developed can
also be applied to many other implantable real-time sensing applications.
项目摘要
心血管疾病是美国死亡的主要原因。其中,沉默的心脏病发作也
被称为无明显症状的沉默心肌梗塞(SMI)
心脏病发作总数的一半。当心肌细胞受损时,心脏肌钙蛋白(CTN),
心肌的成分被释放到循环中。目前,血液CTN通常在患者中测量
怀疑急性心肌梗塞(AMI)。但是,SMI通常一直无法诊断直到为时已晚,
尽管SMI与典型的AMI造成类似的心脏损害水平。我们假设
可植入的CTN传感器提供有关CTN血液水平的实时和连续数据,将允许及时
在受试者发生SMI的时候诊断,可以及时治疗。对于体内生物传感器,
传感反应不仅需要对分析物具有敏感和选择性,而且还需要自我维持
长期以来在复杂的生理条件下。这要求感应反应可以是自我的
再生,同时开发与分析物相关的信号。目前没有CTN传感器
这可以实时,连续地进行操作。我们建议使用一种根本新的生物传感器方法
根据我们多年的研究和创新,开发高度敏感,具体和自我维持的生物传感器
在1)基于无标签亲和力的电化学的独特设计的肽模拟物生物传感界面
生物传感器; 2)双功能PD/AU双金属底物电极的独特特性用于感应界面自我
再生; 3)小型,低成本和实时电化学传感器平台。肽二霉素,
代替抗体,当通过自组装单层(SAM)固定在表面上时
降低结构可变性,保留生物学活性,并最大程度地减少或消除非特异性吸附
干扰蛋白质并提供人类蛋白质抗原的实时,高度敏感和选择性检测
血液样本。此外,我们的多功能双金属纳米结构PD/AU电极将允许形成
稳定和稳健的肽SAM在金上(AU)以及蛋白质复合物的受控快速再生
使用钯(PD)化学诱导局部pH快速变化。我们有两个研究目的是开发和
验证这种新颖的生物传感技术:1。开发可自我获得的电化学CTN生物传感器
CTN的实时检测; 2。开发微型植入CTN生物传感器并验证其体内
使用大鼠心脏缺血模型感测。成功完成这些目标将验证能力
我们的CTN生物传感器的实时,敏感和选择性感测,用于早期检测和监测
smi。传感器将在诊断和监测各种形式的心脏中具有巨大潜力
损伤包括(但不限于)病毒心肌炎(例如,与1900次感染有关的心肌损伤),
药物诱导的心脏毒性和辐射引起的心脏损伤。开发的生物传感器方法可以
也适用于许多其他可植入的实时感应应用。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
ZHENGUO LIU其他文献
ZHENGUO LIU的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('ZHENGUO LIU', 18)}}的其他基金
Fine particulate matter exposure and small cerebrovascular inflammation
细颗粒物暴露与小脑血管炎症
- 批准号:
10807363 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Helicobacter pylori infection and endothelial dysfunction
幽门螺杆菌感染与内皮功能障碍
- 批准号:
9803355 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Helicobacter pylori infection and endothelial dysfunction
幽门螺杆菌感染与内皮功能障碍
- 批准号:
10252889 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Helicobacter pylori infection and endothelial dysfunction
幽门螺杆菌感染与内皮功能障碍
- 批准号:
10458021 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Ambient fine particulate matter and bone marrow stem cells
环境细颗粒物和骨髓干细胞
- 批准号:
9767135 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Ambient fine particulate matter and bone marrow stem cells
环境细颗粒物和骨髓干细胞
- 批准号:
9690411 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Oxidized Low-density Lipoprotein Impairs Bone Marrow Stem Cell Survival
氧化低密度脂蛋白损害骨髓干细胞的存活
- 批准号:
9128038 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Effects of Oxidized Low-density Lipoprotein on Bone Marrow Stem Cell
氧化低密度脂蛋白对骨髓干细胞的影响
- 批准号:
8274871 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Effects of Oxidized Low-density Lipoprotein on Bone Marrow Stem Cell
氧化低密度脂蛋白对骨髓干细胞的影响
- 批准号:
7890139 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Effects of Oxidized Low-density Lipoprotein on Bone Marrow Stem Cell
氧化低密度脂蛋白对骨髓干细胞的影响
- 批准号:
8676877 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
相似国自然基金
己酸二元发酵体系中甲烷菌促进己酸生成的机制研究
- 批准号:31501461
- 批准年份:2015
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
多维马氏体的数学建模及其高精度数值模拟方法
- 批准号:11171218
- 批准年份:2011
- 资助金额:45.0 万元
- 项目类别:面上项目
体数据表达与绘制的新方法研究
- 批准号:61170206
- 批准年份:2011
- 资助金额:55.0 万元
- 项目类别:面上项目
mRNA推断皮肤损伤时间的多因子与多因素实验研究
- 批准号:81172902
- 批准年份:2011
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于孢子捕捉器和实时定量PCR技术的空气中小麦白粉菌的监测技术研究
- 批准号:31171793
- 批准年份:2011
- 资助金额:54.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
- 批准号:
2901954 - 财政年份:2028
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Studentship
Implantable Microarray Probe for Real-Time Glutamate and GABA Detection
用于实时谷氨酸和 GABA 检测的植入式微阵列探针
- 批准号:
10761486 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Development of an automatic real-time personalized non-invasive localization of the site of origin of the earliest ventricular activation
开发最早心室激动起源部位的自动实时个性化无创定位
- 批准号:
10579726 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Improved MRI guidance of pediatric catheterization via autonomous multi-beat data synthesis
通过自主多节拍数据合成改进儿科导管插入术的 MRI 指导
- 批准号:
10412491 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别:
Improved MRI guidance of pediatric catheterization via autonomous multi-beat data synthesis
通过自主多节拍数据合成改进儿科导管插入术的 MRI 指导
- 批准号:
10646226 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 42.3万 - 项目类别: