仿生味觉自适应柔性纳米电极阵列构建研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901469
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0123.敏感电子学与传感器
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Type Ⅲ taste receptor cell is an important node for biomimetic gustatory information transmission. It could evoke action potential and serotonin (5-HT) secretion simultaneously under the tastant stimuli. However, technologies available could not analyze the electrophysiological and chemical secretory characteristics completely and accurately at the cell level, due to the small amount of 5-HT secretion and the discrete spot sites of the small taste cells. It is inclined to lead to correlation responses missing during important events, which limits the research of gustatory transmission mechanism. A self-adaptive flexible nano-electrode array for biomimetic gustation was developed in this project, which could enhance microscopic matching between flexible substrate and cell membrane and increase seal resistance. In order to realize multi-site 5-HT concentration detection as low as several nanomoles per liter at subcellular level, multisite nano-electrodes modified by nano metal particles 3D encapsulated with graphene were prepared for electrochemical catalytic performance and sensitivity improving. A novel approach was well established for coupling research on extracellular potential and chemical secretion of taste cells, which was utilized to record and extract the feature of extracellular action potential amplitude, frequency and dynamic release of 5-HT of taste cells under different concentrations of tastant stimulation. It is significant for revealing primary coding process and taste information transmission between cell-to-cell and cell-to-afferent fibers. It exhibits great potential for applying on gustation repair, artificial gustation and medicine recognition.
Ⅲ型味觉受体细胞是仿生味觉信息传递的重要节点,在味觉刺激下能够发放动作电位并分泌五羟色胺(5-HT),但由于胞体较小、5-HT分泌量少且位点离散,现有方法无法完整而准确地在细胞层次上获取Ⅲ型味觉受体细胞的电生理和化学分泌特征,造成胞外重要关联响应的丢失,限制了味觉传导机理的研究。本项目提出一种仿生味觉自适应柔性纳米电极阵列,利用柔性基底与细胞膜微观匹配提高封接阻抗,增强味觉细胞与电极的有效耦合。通过石墨烯三维包裹纳米金属粒子修饰纳米电极阵列,增强电化学催化性能并提高灵敏度,实现对亚细胞尺度的nM量级多位点5-HT动态分泌的检测。记录并提取味觉细胞在味质刺激下胞外动作电位幅度、频率及5-HT动态释放等响应特征,建立一种多模态味觉细胞胞外电位/化学分泌耦联研究的新方法。这对揭示味觉细胞间、细胞与神经末梢的初级编码信息传导具有重要意义,在味觉修复,人工味觉和药物识别等领域有重要应用前景。

结项摘要

针对Ⅲ型味觉受体细胞胞体较小、5-HT分泌量少且位点离散,现有方法无法完整而准确地在细胞层次上获取Ⅲ型味觉受体细胞的电生理和化学分泌特征的问题,本项目提出并研究一种仿生味觉自适应柔性纳米电极阵列,利用柔性基底与细胞膜微观匹配提高封接阻抗,增强味觉细胞与电极的有效耦合。实现对亚细胞尺度的nM量级多位点5-HT动态分泌的检测。记录并提取味觉细胞在味质刺激下胞外动作电位幅度、频率及5-HT动态释放等响应特征,建立一种多模态味觉细胞胞外电位/化学分泌耦联研究的新方法。本项目中制备的6×6柔性电极传感阵列单元,薄膜厚度不大于500nm,5-HT浓度检测灵敏度达到nM量级。发表相关SCI论文7篇,申请发明专利5项,发明专利授权1项,培养研究生6名。本研究对揭示味觉细胞间、细胞与神经末梢的初级编码信息传导具有重要意义,在味觉修复,人工味觉和药物识别等领域有重要应用前景。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
The development of real-time digital PCR technology using an improved data classification method.
使用改进的数据分类方法开发实时数字 PCR 技术。
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2021.113873
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Biosensors and Bioelectronics
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Yao Jia;Luo Yuanyuan;Zhang Zhiqi;Li Jinze;Li Chuanyu;Li Chao;Guo Zhen;Wang Lirong;Zhang Wei;Zhao Heming;Zhou Lianqun
  • 通讯作者:
    Zhou Lianqun
High filling rate digital PCR through-hole array chip with double independent S-shaped flow channels
双独立S型流道高填充率数字PCR通孔阵列芯片
  • DOI:
    10.1063/5.0006374
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Biomicrofluidics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Gao Xu;Li Jinze;Chuanyu Li;Zhiqi Zhang;Wei Zhang;Jia Yao;Ming Guan;Guo Zhen;Chuanyu Li;Lianqun Zhou
  • 通讯作者:
    Lianqun Zhou
Heterogeneous modification of through-hole microwell chips for ultralow cross-contamination digital polymerase chain reaction
用于超低交叉污染数字聚合酶链式反应的通孔微孔芯片的异相修饰
  • DOI:
    10.1039/d0an00220h
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ANALYST
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Li Jinze;Qiu Yajun;Zhang Zhiqi;Li Chuanyu;Li Shuli;Zhang Wei;Guo Zhen;Yao Jia;Zhou Lianqun
  • 通讯作者:
    Zhou Lianqun
The heparinase-linked differential time method allows detection of heparin potency in whole blood with high sensitivity and dynamic range.
肝素酶相关的微分时间法可以以高灵敏度和动态范围检测全血中的肝素效力。
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2021.113856
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Biosensors and Bioelectronics
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Zheng Anran;Zhang Wei;Li Chao;Guo Zhen;Li Chuanyu;Zhang Changsong;Yao Jia;Zhang Zhiqi;Li Jinze;Zhao Shasha;Zhou Lianqun
  • 通讯作者:
    Zhou Lianqun
Establishment of scalable nanoliter digital LAMP technology for the quantitative detection of multiple myeloproliferative neoplasm molecular markers
建立可扩展纳升数字LAMP技术定量检测多种骨髓增生性肿瘤分子标志物
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2021.130493
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Cao Guojun;Li Jinze;Xing Zhifang;Zhang Zhiqi;Zhang Wei;Li Chuanyu;Li Longhui;Guo Zhen;Li Shuli;Gao Xu;Ma Yanchun;Zhou Lianqun;Guan Ming
  • 通讯作者:
    Guan Ming

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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
    吉林师范大学学报(自然科学版)
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  • 作者:
    邵帅;何红波;张威;赵钰;张旭东
  • 通讯作者:
    张旭东

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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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