基于功能化Fe3O4@C核壳型纳米材料调控信号转换的真菌毒素均相电学微阵列适体传感技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21475096
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Mycotoxin is one of the major nature contaminants, which can pose a threat to the health of humans and animals. This threat is caused either by the direct contamination of agricultural commodities or by a "carry-over" of mycotoxins and their metabolites into animal tissues after feeding of contamied hay. As a consequence of their diverse chemical structures and varying physical properties, mycotoxins can cause acute health disorders, mycotoxicoses. Hence, it is highly important to develop a novel technique for the determination of mycotoxins with high rapid and high accuracy. However, the current detection methods for mycotoxins still exhibit low sensitivity, high false positive, serious samples disruptors and high cost. So, in this project, in order to solve above-mentioned problems, aptamer, single-strand DNA screened by SELEX, is used as recognition molecule with high specificity for mycotoxins. In this project, functionalized Fe3O4@C core-shell nanomaterials are utilized for mediating electrical signal transduction. Special recognition element aptamers, coupled with sensitive microgapped-interdigitated-electrode-arrays-based electrical biosensors, make this project very promising in the development of high-sensitivity, high specificity and high throughput electrical biosensors for mycotoxins. These strategies will make contribution to develop a novel homogenous phase electrical aptasensor technique with the high sensitive, ease operation, low cost, and high throughput for the detection of mycotoxins.
真菌毒素是当前食品安全最为关注的一类污染物,能通过被污染的粮食或饲料以及该饲料喂养的动物等进入人们的食物链,从而对人体表现出致癌性、遗传毒性、致畸性,因此发展快速、准确的真菌毒素检测技术是十分有必要的。本项目针对当前真菌毒素快速检测中存在灵敏度低、假阳性高、基质干扰严重、成本高等问题,将能高特异识别真菌毒素的新型识别分子核酸适体和高灵敏的微阵列电极电学生物传感技术结合起来,拟探索生物功能化Fe3O4@C核壳型磁性纳米材料调控微阵列电极电学信号转换,以实现对真菌毒素的高通量、快速、灵敏筛查,为发展高灵敏度、易操作、低成本、高通量的新型均相电学真菌毒素适体传感技术提供基础。

结项摘要

本项目利用核酸适体修饰的Fe3O4@C、Fe3O4@Au核壳型纳米材料调控微阵列电极电学信号转换初步实现了对真菌毒素的灵敏、特异检测;还利用二维材料黑磷、石墨烯、二硫化钨以及以双链DNA为模板制备了CuNPs荧光指示剂分别介导电化学、荧光信号转换实现了对激酶和真菌毒素的灵敏测定。此外,鉴于碳纳米材料良好的导电性和催化性能,本项目拓展了该类材料在催化氢析出、氧析出、氧还原和锂硫电池中的应用研究。主要工作如下:(1)利用核酸适体修饰的Fe3O4@C、Fe3O4@Au作为导电桥梁调控微阵列电极信号转换,实现了对真菌毒素赭曲霉毒素OTA的灵敏特异检测,由于这两种核壳型材料具有良好的导电性和磁分离聚集功能,避免了当前微阵列电学传感器中需要在电极界面上修饰捕获分子才能介导信号转换的问题,使其在真菌毒素高通量检测方面具有广阔的应用前景。(2)鉴于黑磷良好的导电性和对Cu2+优异的吸附能力以及石墨烯对单链DNA(ssDNA)的特异作用能力,本课题组还分别发展了两种均相电化学传感技术用于激酶灵敏测定,由于不需要在电极界面上对生物分子进行共价修饰,所有的识别反应都在均相溶液中,操作简便,使其在靶标物检测方面具有潜在的应用前景。(3)将二硫化钨和DNA为模板制备的银簇荧光指示剂结合起来,实现了对食品中多种毒素的同时免标记测定;将dsDNA为模板制备了CuNPs荧光指示剂实现了对人血清中甲基化酶的灵敏测定,相关内容发表在Analyst,这两种方法无需标记,操作简便。(4)开发出了一系列功能化的石墨烯和碳纳米管复合材料, 主要包括碳纳米管/石墨烯-S-Al3Ni2、石墨烯/TiO2超轻插层膜、石墨烯/DTT 复合材料、亚纳米硫化钼/碳纳米管、碳纳米管/磷化钴、三维连续空心结构石墨烯网络,以及利用牺牲对电极法制备MoSx-O-PtOx等,这些材料都已被证明在锂硫电池、电解水析氢、析氧以及电催化氧还原中都展现了较好的应用前景,相应的结果已发表在Advanced Materials,ACS Nano,Advanced Science,Journal of Materials Chemistry A,ACS Applied Materials Interfaces,Nanoscale等杂志上。经过课题组四年的努力,相关研究已发表SCI论文共11篇,其中IF>5的论文有9篇。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Highly efficient oxygen evolution from CoS2/CNT nanocomposites via a one-step electrochemical deposition and dissolution method
通过一步电化学沉积和溶解方法从 CoS2/CNT 纳米复合材料中高效析氧
  • DOI:
    10.1039/c7nr01293d
  • 发表时间:
    2017-05-28
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Yang, Jizhang;Yang, Zhi;Huang, Shaoming
  • 通讯作者:
    Huang, Shaoming
Polysulfide-Scission Reagents for the Suppression of the Shuttle Effect in Lithium-Sulfur Batteries
用于抑制锂硫电池穿梭效应的多硫化物断裂试剂
  • DOI:
    10.1021/acsnano.6b08627
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Hua, Wuxing;Yang, Zhi;Huang, Shaoming
  • 通讯作者:
    Huang, Shaoming
Subnanometer Molybdenum Sulfide on Carbon Nanotubes as a Highly Active and Stable Electrocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction
碳纳米管上的亚纳米硫化钼作为析氢反应的高活性和稳定电催化剂
  • DOI:
    10.1021/acsami.5b08816
  • 发表时间:
    2016-02-10
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Li, Ping;Yang, Zhi;Huang, Shaoming
  • 通讯作者:
    Huang, Shaoming
3D CNTs/Graphene-S-Al(3)Ni(2) Cathodes for High-Sulfur-Loading and Long-Life Lithium-Sulfur Batteries.
用于高硫载量和长寿命锂硫电池的 3D CNT/石墨烯-S-Al3Ni2 阴极
  • DOI:
    10.1002/advs.201800026
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo Z;Nie H;Yang Z;Hua W;Ruan C;Chan D;Ge M;Chen X;Huang S
  • 通讯作者:
    Huang S
A Lightweight TiO2/GrapheneInterlayer, Applied as a Highly Effiective Polysulfide Absorbent for Fase,Long-Life Lithium-Sulfur Batteries
轻质 TiO2/石墨烯中间层,用作快速、长寿命锂硫电池的高效多硫化物吸收剂
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    肖助兵;杨植;王璐;聂华贵;钟美娥;来倩倩;徐向菊;张礼杰;黄少铭
  • 通讯作者:
    黄少铭

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其他文献

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聂华贵的其他基金

仿生设计开发高效聚硫离子转化剂应用于锂硫电池研究
  • 批准号:
    21875166
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生物功能化碳纳米管调控纳米间隙阵列电极信号转换的临床致病基因诊断技术研究
  • 批准号:
    21005055
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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

        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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