面向连续动态血糖监测的无酶型多孔M@Pt基电化学微纳传感界面设计与构筑

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21605061
  • 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:
    B0404.化学与生物传感
  • 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

Fast and accurate detection of blood glucose plays a significant role in guiding the timely prevention and effective treatment of diabetes. Non-enzymatic electrochemical glucose sensors have been the current research hotspot due to their excellent stability and accuracy, yet the low sensitivity and poor selectivity restrict their commercial development and application seriously. Constructing an efficient electrochemical sensing interface turns to be the key step to solve the above bottlenecks. In this project, a new combination of the bimetallic synergistic effect and the function-oriented design of micro-/nano-sized sensing interfaces is proposed, and the composition and structure of enzyme-free porous M@Pt-based electrochemical interfaces are subtly manipulated, in order to achieve the in situ continuous monitoring of dynamic blood glucose. Firstly, an integrated system of theoretical calculation and experimental measurement will be established for component screening, and the correlation of the Pt-based core-shell bimetallic activity toward glucose electrocatalytic analysis and its chemical composition will be clarified; afterwards, a rational model for designing and regulating the Pt-based bimetallic electrode structure will be formed, and the relationship between the electrochemical micro-/nano-sized interface structure and its analytical property will be uncovered; finally, an in situ detection platform based on optimal porous M@Pt-based micro-/nano-sized sensing interfaces with high sensitivity and selectivity will be constructed, and its analytical behavior for the continuous monitoring of dynamic blood glucose will be systematically studied. This project creatively expands and deepens the enzymeless electrochemical detection of blood glucose from the conventionally frequent sampling analysis to the in situ continuous dynamic monitoring, and also provides new insights for the rational fabrication of high-performance non-enzymatic electrochemical sensing interfaces for other targets.
血糖的快速准确检测对糖尿病的及时预防和有效治疗至关重要,无酶血糖电化学传感器因其杰出的分析稳定性和准确度成为当前的研究热点,但较低的灵敏度和欠佳的选择性严重制约了它的商业开发与应用,构筑高性能的电化学传感界面成为解决此瓶颈问题的关键。本项目拟联合双金属的协同作用与微纳传感界面的理性设计,通过对无酶型多孔M@Pt基电化学微纳界面进行组分筛选和结构调控,实现对动态血糖的原位连续测定。建立理论计算与实验测试相结合的组分筛选体系,揭示核壳型铂基双金属对葡萄糖的电催化分析性能与其化学组分之间的变化规律;形成传感界面结构的导向性设计与调控机制,阐明电化学界面的微纳结构与其检测性能之间的构效关系;构筑高灵敏度和高选择性的无酶电化学原位分析平台,探究其对动态血糖的连续监测行为。本项目创造性地将血糖的无酶电分析从常规的频繁取样检测拓展至原位连续动态监测,并为高性能无酶电化学传感界面的合理构建提供新思路。

结项摘要

建立可靠的血糖分析新方法,开发高效的血糖监测新设备,具有重大的科学、经济和社会价值。与酶电极相比,无酶的葡萄糖电化学传感器具有优良的性能稳定性和分析准确度,制备和保存方式简便,成本较低,干扰因素少。更重要的是,后者在满足动态血糖的长期连续监测方面具有良好的开发前景。为获得高性能的无酶电化学传感器,构筑高效的传感界面是关键。本研究针对当前的铂材料在葡萄糖无酶电分析中存在灵敏度低、选择性差的问题,联合双金属的协同作用与微纳传感界面的理性设计,通过对Pt基无酶电化学微纳传感界面进行组分筛选和结构调控,实现了对血糖的电化学监测。本课题:(1)建立了理论计算与实验测试相结合的组分筛选体系,通过揭示铂基双金属对葡萄糖的电催化分析性能与其化学组分之间的变化规律,筛选出了最佳的Pt-Pd二元组分;(2)在组分筛选的基础上,形成了Pt-Pd电极结构的导向性设计与调控机制,通过阐明电化学传感界面的微纳结构与其检测性能之间的构效关系,设计和构筑了最优的多孔Pt-Pd基无酶电化学微纳界面结构;(3)利用优化的传感界面构建了高灵敏度和高选择性的无酶电化学分析平台,探究了其对血糖的监测行为。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Histidine-mediated tunable peroxidase-like activity of nanosized Pd for photometric sensing of Ag
组氨酸介导的纳米 Pd 的可调节过氧化物酶样活性,用于 Ag 的光度传感
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2018.06.071
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Wenchi;Niu Xiangheng;Meng Suci;Li Xin;He Yanfang;Pan Jianming;Qiu Fengxian;Zhao Hongli;Lan Minbo
  • 通讯作者:
    Lan Minbo
Synergistically enhanced peroxidase-like activity of Pd nanoparticles dispersed on CeO2 nanotubes and their application in colorimetric sensing of sulfhydryl compounds
分散在 CeO2 纳米管上的 Pd 纳米粒子协同增强的过氧化物酶样活性及其在巯基化合物比色传感中的应用
  • DOI:
    10.1007/s10853-018-2657-x
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Li, Xin;Pu, Zhilong;Ni, Liang
  • 通讯作者:
    Ni, Liang
A catalytic reaction-based colorimetric assay of alkaline phosphatase activity based on oxidase-like MnO2 microspheres
基于类氧化酶 MnO2 微球的催化反应比色法测定碱性磷酸酶活性
  • DOI:
    10.1039/c9ay01772k
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Analytical Methods
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Wang Linjie;Ye Kun;Pan Jianming;Song Hongwei;Li Xin;Niu Xiangheng
  • 通讯作者:
    Niu Xiangheng
Highly sensitive colorimetric detection of arsenite based on reassembly-induced oxidase-mimicking activity inhibition of dithiothreitol-capped Pd nanozyme
基于二硫苏糖醇封端的 Pd 纳米酶的重组装诱导氧化酶模拟活性抑制的亚砷酸盐高灵敏比色检测
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2019.126876
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Xuechao;Wang Linjie;Zou Xiaobo;Wu Shuwen;Pan Jianming;Li Xin;Niu Xiangheng
  • 通讯作者:
    Niu Xiangheng
Incorporating Ag into Pd/Ni Foam via Cascade Galvanic Replacement to Promote the Methanol Electro-Oxidation Reaction
通过级联原电池置换将Ag掺入Pd/Ni泡沫中促进甲醇电氧化反应
  • DOI:
    10.1149/2.1551706jes
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of the Electrochemical Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Niu Xiangheng;Xiong Qingang;Li Xin;Zhang Wenchi;He Yanfang;Pan Jianming;Qiu Fengxian;Yan Yongsheng
  • 通讯作者:
    Yan Yongsheng

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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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