新型全细胞生物电化学传感器的构建原理及应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21606072
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Whole-cell electrochemical biosensor is expected to achieve the efficient, convenient, low-cost detection method of oncometabolite. It has important significance for the early diagnosis and treatment of cancer. While the electron transfer mechanism involved in the biosensor is unclear, it is difficult for rational design and effective regulation. Its research and development is hindered for this reason. In our early research, we chose Shewanella oneidensis MR-1, one of the most famous exoelectrogenic microorganisms, as our research object and noticed that the bacteria was able to transfer exogenous electrons by its own electronic delivery system.. Therefore, in this project, we select the well-known oncometabolie D-2- hydroxyglutarate as research model. From the start of transcriptome alignments, we will further systematically investigate the electron transfer mechanisms in the biosensor. Modularized design is introduced to the design of biosensor strains. Firstly, strengthen internal and extracellular electron transfer process to construct the signal conversion module. Secondly, construct the specific receptor module by the location expression of D-2-hydroxyglutarate dehydrogenase gene. The further regulatory mechanism of the biosensor will be revealed by coupling cells and electrode materials, artificial biofilm strategies, and so on. The highly efficient controlled generation of biosensor will be obtained and used for detecting oncometabolite. . This project will provide new sight into the molecular mechanism of biosensor electron transfer, and develop new construction principle of novel whole-cell electrochemical biosensor and new oncometabolite bioassay method. This work will show new ideas for the design of biosensors. This study is also helpful for promoting the attention of microbial electrochemical systems and raise awareness of microbial electronic transfer. It will have great significance in energy-efficient analysis and environmental protection.
全细胞电化学传感器有望实现癌代谢物的高效、便捷、低成本检测,对癌症的早期诊治具有重要意义。而其电子传递机制尚不清楚,难以进行理性设计和有效调控,阻碍了其研究和发展。前期以产电模式菌希瓦氏菌为研究对象,注意到菌体自身的电子传递系统能实现对外源电子的传递,本项目以著名癌代谢物D-2羟基戊二酸的检测为研究模型,从转录组比对入手进一步系统研究传感器中电子传递过程的途径机制;以模块化思路设计传感器菌株,强化胞内外的电子传递过程,构建信号转换模块;定位表达D-2-羟基戊二酸脱氢酶,构建专一性的接收器模块;通过耦合细胞与电极、构建人工导电生物膜等方法进一步揭示传感器的调控机制;获得高效可控的新一代传感器,用于癌代谢检测。该研究有助于揭示传感器中的电子传递机制,研究所获得的全细胞生物电化学传感器构建新理论与癌代谢物生物检测新方法,将为生物传感器的设计提供新理论,为微生物电化学系统的应用提供新思路和新方法。

结项摘要

项目获得资助以来,我们根据申请书中提出的技术路线和研究方法,取得了较好的研究成果主要开展了以下几方面的研究工作:1)对全细胞电化学生物传感器的宿主菌株的设计、功能模块的构建原理研究,研究希瓦氏菌的转化方法,并分别利用自身的膜蛋白和冰核蛋白的信号肽序列引导目标蛋白锚定,构建了用于全细胞电化学生物传感器的信号接收器模块;2)全细胞电化学生物传感器的调控机制研究,研究了菌体状态、接种密度、静置时间、电极材料对全细胞电化学生物传感器的传感性能的影响,采用新型电极提高菌体与电极之间的电子传递效果,并对新型材料进行材料和电化学表征;3)全细胞电化学生物传感器的应用,构建全细胞电化学生物传感器,通过对传感器的线性范围、重复性、稳定性、特异性的考察证明了全细胞电化学传感器具有良好的分析性能;4)对全细胞电化学生物传感器的构建原理进行总结。伴随项目的开展,我们共发表了3篇期刊论文,申请了2项国家发明专利,编写了1篇学术专著章节。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
电化学聚合聚苯胺修饰电极对微生物燃料电池产电性能的影响研究
  • DOI:
    10.15991/j.cnki.411100.20200219.003
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    河南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵爽;刘山虎;薛梦豪;翟丹丹;陈立松;何鸣元
  • 通讯作者:
    何鸣元
石墨烯/聚苯胺修饰阳极对微生物燃料电池性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靳宏伟;翟丹丹;王心;赵爽;孟祥阳;何玥颖;沈洋;惠明
  • 通讯作者:
    惠明

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其他文献

简单式绿色屋顶对雨水径流水质的作用规律研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境污染与防治
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宫永伟;张贤巍;翟丹丹;王建龙;王文海;师洪洪
  • 通讯作者:
    师洪洪
基于EL模型的VIENNA整流器无源混合控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电气应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟丹丹;王久和;厍冬瑾
  • 通讯作者:
    厍冬瑾
具有阻感负载的三相双向混合电压型整流器的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    电气传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    厍冬瑾;王久和;翟丹丹
  • 通讯作者:
    翟丹丹
一种双负载VIENNA型整流器控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电气工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟丹丹;王久和;厍冬瑾
  • 通讯作者:
    厍冬瑾
一种具有阻感负载的三相混合电压型整流器及其控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    电源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    厍冬谨;王久和;翟丹丹
  • 通讯作者:
    翟丹丹

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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