模块化设计多功能蛋白纳米线及超灵敏生物传感应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31200755
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1008.生物与医学工程新技术新方法
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

There is substantial interest in the use of biosensing to detect pathogen at ultralow levels. Recently, nanomaterials have been widely used in biosensing and have substantially improved sensitivity. However, most of these materials require functional biomolecular modification before they can be applied in biosensors. A new modularity multipurpose protein nanowire is designed in this application which is built by engineered self-assembly amyloid protein. The protein nanowire is composed by self-assembly components and functional elements that can be bound to each other through fused adapter peptide. The functional module is formed by functional elements binding to the surface of protein nanowire chassis which consist of self-assembly components. By controlling the self-assembly process, the resultant protein nanowire possesses a specific recognition module and a signal amplification module, allowing a dramatic increase of the signal when recognition module bind to target. Protein nanowire for different tasks can be easily built by combinating of different features. The modular designed multipurpose protein nanowire could be a series of universally applicable high-sensitivity biosensing systems. This method effectively integrates the different functions through modularity self-assembly. The new protein nanowire have more functionality options for different purpose. This protocol should provides a new route for developping protein nanodevice.
对病原分子进行高灵敏度检测一直是生物传感的重要需求之一。近年来,纳米材料在生物传感中的广泛应用,显著提高了病原检测的灵敏度。但无机纳米材料通常功能单一,需要功能生物分子修饰才能用于生物传感。本申请拟利用淀粉样蛋白自组装的性质和蛋白质工程技术,模块化设计可便捷更换功能配体的多功能蛋白纳米线。新的纳米线由自组装元件和功能元件构成。功能元件通过接头装置直接展示在自组装元件形成的通用纳米线底盘模块上成为功能模块。通过体外操纵自组装,可将特异性识别模块和信号放大模块整合在纳米线底盘上,得到同时具有特异结合能力和信号放大能力的多功能蛋白纳米线。将不同功能模块组合,多功能纳米线可适用于多种形式和不同目标分子的生物传感,成为普遍适用的系列化高灵敏蛋白纳米线传感器件。该方法利用模块化设计和分子自组装有效整合多种功能配体,使纳米线具有更多的功能选择以完成不同的任务,也为发展多功能纳米器件提供了新的技术路线。

结项摘要

发展高灵敏、高通量、快速的病原分析方法,在疾病早期诊断、有效防控和及时处置中具有重要意义。本研究针对当前分析技术中灵敏度不足等问题,利用蛋白的自组装现象,建立了体外自组装操控和自组装体多功能化的新策略,构建了几种多功能蛋白纳米器件:自组装荧光纳米线、蛋白纳米线3D探针和尺寸可调自组装酶纳米复合物。并将其用于不同类型的免疫分析,大幅提高了免疫分析的灵敏度。.1)自组装荧光纳米线,将大量荧光信号整合与少量结合分子,用于多目标病原筛查芯片,灵敏度相较常规方法提高了100倍以上;.2)蛋白纳米线3D探针,利用纳米线的空间立体构象,制备了分子取向可控的分子高密度固定三维结构,其所形成的多价效应提升了对目标分子的捕获能力,将病原检测灵敏度提高了1000倍,并将整个免疫检测过程控制在15分钟之内;.3)针对自组装体尺寸控制难题,建立了尺寸可控的自组装技术,构建了尺寸可调的酶纳米复合物,在不改变现有免疫分析步骤和仪器的情况下,大幅提高了心肌肌钙蛋白检测灵敏度达10000倍以上。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Self-Assembly of Ferritin Nanoparticles into an Enzyme Nanocomposite with Tunable Size for Ultrasensitive Immunoassay
将铁蛋白纳米颗粒自组装成尺寸可调的酶纳米复合材料,用于超灵敏免疫分析。
  • DOI:
    10.1021/acsnano.5b03607
  • 发表时间:
    2015-11-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Men, Dong;Zhang, Ting-Ting;Zhang, Xian-En
  • 通讯作者:
    Zhang, Xian-En
Quantum dot-induced viral capsid assembling in dissociation buffer.
解离缓冲液中量子点诱导的病毒衣壳组装
  • DOI:
    10.2147/ijn.s44534
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    International journal of nanomedicine
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Gao D;Zhang ZP;Li F;Men D;Deng JY;Wei HP;Zhang XE;Cui ZQ
  • 通讯作者:
    Cui ZQ

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其他文献

生物大分子自组装合成多维纳米生物结构与器件
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.160468
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李峰;门冬;王殿冰;张先恩
  • 通讯作者:
    张先恩

其他文献

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门冬的其他基金

三特异性Janus纳米颗粒的胞内可控制备与多效应肿瘤免疫治疗
  • 批准号:
    31771098
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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