仿生双层结构协同高分辨多元分析传感器研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21874056
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Benefit from the function integration of cilia and glomeruli, animals can discriminate various odours with their olfactory system even in hostile environments. Inspired by this integration strategy, a sensor combining the universal recognition process of graphene oxide (GO) and the optically selective amplification of photonic crystals (PCs) is fabricated. The GO aerogel effectively captures the analytes and generates abundant sensing signals, function like the olfactory cilia; and the periodic structure of PCs enables selective enhancement of the fluorescence to realize signal processing, functioning as the olfactory glomeruli. This bilayer structure not only retains the non-specific interactions of GO to different analytes, but also retains the specific fluorescence amplification of PCs to various fluorophores. Multiple biogenic amines, drugs, glycemia, or proteins are effectively discriminated in sweat, urine or serum. The integrated sensor strategy of recognition unit and signal manipulation unit combination will promote enormous pursuits in rapid clinical diagnosis or intractable pathology analysis.
本项目拟从仿生科学原理出发,针对复杂体系多元底物的快速分析,模拟鼻黏膜“表面信息收集-皮下信号分类处理”的结构与工作机制,通过构建微/纳米多孔结构与纳米光学结构的双层结构,微/纳米多孔结构(氧化石墨烯或修饰氧化石墨烯)吸附、富集检测分子,光子晶体结构对响应的荧光信号进行选择性增强,实现利用简单、易得的荧光染料对复杂环境内多元底物的辨别分析。通过双层结构设计与分工-集成的原理创新,结合多材料界面融合器件制备的工艺创新,发展“主信号提取-噪音去除”高信噪比分析方法的创新,推动重要生命表达物的快速多元辨别分析重大示范应用的创新。解决现有检测分析技术对复杂多底物样品检测分析效率低下的问题,为高灵敏、高分辨率多元底物的快速辨别分析提供新的思路和方法,推动现代复杂样品快速、高通量分析技术的进步与应用推广。

结项摘要

针对环境与人体的复杂组成体系,本项目从“仿生多元分析”的基本原理出发,1)利用光子晶体、石墨烯等微纳结构材料进行信号增强,提高传感灵敏度;2)发展深度学习等大数据处理算法,实现人工智能辅助的复杂分析;3)集成柔性光学、电学传感器芯片,通过传感信号的特征挖掘,提高辨别分析的分辨率。项目执行期间以通讯作者发表论文13篇,包括:7篇Anal. Chem., 1篇Angew. Chem. Int. Ed., 1篇ACS Nano,申请人发展可穿戴传感器进行人体生理特征的多元监测与分析,实现以短跑为代表的竞技体育训练与士兵体能训练中的应用,特别助力东京奥运会我国100米短跑成绩突破。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Elastic-electric coefficient sensitive hydrogel sensor towards sweat detection
用于汗液检测的弹性电系数敏感水凝胶传感器
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.1c05363
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Bin Shen;Wenjing Peng;Bingtian Su;Lizhen Wu;Zhihao Liu;Huihua Xu;Jiexiu Zhao;Pengju Feng;Fengyu Li
  • 通讯作者:
    Fengyu Li
Photodriven Regeneration of G-Quadruplex Aptasensor for Sensitively Detecting Thrombin
用于灵敏检测凝血酶的 G-Quadruplex 适体传感器的光驱动再生
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.0c00380
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Zhang Liangliang;Zhang Xiaoyu;Feng Pengju;Han Qi;Liu Wei;Lu Ying;Song Chunxia;Li Fengyu
  • 通讯作者:
    Li Fengyu
Explainable Deep Learning Assisted Fluorescent Discrimination for Aminoglycoside Antibiotics Identification
可解释的深度学习辅助荧光辨别用于氨基糖苷类抗生素鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Xiaoqing Tan;Yongpeng Liang;Yingying Ye;Zhihao Liu;Jianxin Meng;Fengyu Li
  • 通讯作者:
    Fengyu Li
Bioinspired Synergy Sensor Chip of Photonic Crystals-Graphene Oxide for Multiamines Recognition
用于多胺识别的仿生光子晶体-氧化石墨烯协同传感器芯片
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.8b01549
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Ren Wanjie;Qin Meng;Hu Xiaotian;Li Fengyu;Wang Yuanfeng;Huang Yu;Su Meng;Li Wenbo;Qian Xin;Tang Kang-lai;Song Yanlin
  • 通讯作者:
    Song Yanlin
Snake Venom Identification via Fluorescent Discrimination
通过荧光辨别识别蛇毒。
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.1c02804
  • 发表时间:
    2021-09-16
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Chen, Fei;Qin, Meng;Li, Fengyu
  • 通讯作者:
    Li, Fengyu

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其他文献

A Multi-stopband Photonic Crystals Microchip for High-performance Metal Ions Recognition based on Fluorescent Detection
基于荧光检测的高性能金属离子识别多阻带光子晶体微芯片
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Angew. Chem. In. Ed.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李风煜;秦萌;江雷;宋延林
  • 通讯作者:
    宋延林
高效多底物检测与多元分析方法研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    叶常青;陈硕然;李风煜;葛婕;勇沛怡;秦萌;宋延林
  • 通讯作者:
    宋延林

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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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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