基于信号放大的铁蛋白纳米粒子检测系统用于肺部微小转移瘤的活体成像研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21375039
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Detection of lung metastases by current preclinical or clinical imaging techniques has substantial limitations. Although the rapid development of engineered nanoparticles with integration of different functions shows a great promise for the diagnosis and treatment of disease, nanoparticles for in vivo targeted imaging of lung metastases have not been available in clinic. Low sensitivity is one of major problems, especially for nuclear magnetic resonance (NMR) imaging. Thus, a pair of ferritin-based nanoparticles with signal amplification is developed to improve the sensitivity. First, signaling nanoparticles with targeting ability to lung metastases are designed bearing a great number of signaling molecules, while detecting nanoparticles with fluorescence/NMR activity can specially bind to the signaling molecules on the surface of the signaling nanoparticles. With this pair of nanoparticles, signals for the imaging can be amplified based on the fact that a large quantity of the detecting nanoparticles are accumulated in the lung metastases. This is because those tiny tumors could have been labeled by huge amount of signaling molecules, which are conjugated to signaling nanoparticles. In this research, both signaling and detecting nanoparticles are generated from multifunctional ferritin H-chain nanoparticles by using genetic method and chemical modifications. Next, with both cell and blood vessel models we can study the key factors contributed to the signal amplification and optimize the characteristics of both nanoparticles in vitro for the best outcome. Then, to address the possibility of those nanoparticles for in vivo imaging of tiny metastases, the sensitivity and the limit of detection for imaging cells are determined in vitro. After that, both signaling and detecting nanoparticles are used for in vivo near infrared/NMR imaging of lung metastases. With animal models we are able to determine the amplification effect introduced by signaling nanoparticles, and evaluate the pairs of nanopartices for detecting the metastasis lesions smaller than 3 mm in diameter. All these work not only show a significant improvement of the sensitivity for in vivo imaging of lung metastases, but also provide a good method for applying system nanoparticles in diagnosing tiny tumors in lung tissue.
目前缺乏肺部微小转移瘤的特异性成像常规检测技术。尽管纳米材料的制备与多功能化技术的极大发展推动了它们在癌症诊断与治疗方面的应用,但相关纳米材料用于肺部微小转移瘤的诊断成像尚未临床化。特异性成像的灵敏度不够高是其中的关键原因之一。为此,本课题拟通过基因工程、蛋白表达与纯化以及化学偶联技术构建一对"信号/检测纳米粒子",发展一种以提高检测灵敏度为目的信号放大检测技术。在体内信号纳米粒子能召集大量的检测纳米粒子富集于肺部微小转移瘤是该技术的核心。研究将以肿瘤细胞等为模型,静态条件下研究检测系统信号放大的效应与机制;并采用微流控芯片模拟肿瘤血管环境,优化系统的放大效应;以及确定体外成像的灵敏度。同时,还将构建乳腺癌肺转移动物模型,研究该系统的体内放大效应和对肺微小转移瘤的活体成像。这些研究不仅为肺部微小转移瘤的诊断提供一种高灵敏度的成像方法,也为探索系统纳米生物医学在疾病诊断与治疗提供策略和方法。

结项摘要

目前缺乏肺部微小转移瘤的特异性成像常规检测技术。尽管纳米材料的制备与多功能化技术的极大发展推动了它们在癌症诊断与治疗方面的应用,但相关纳米材料用于肺部微小转移瘤的诊断成像尚未临床化。特异性成像的灵敏度不够高是其中的关键原因之一。为此,本课题拟通过基因工程、蛋白表达与纯化以及化学偶联技术构建一对“信号/检测纳米粒子”,发展一种以提高检测灵敏度为目的信号放大检测技术。在体内信号纳米粒子能召集大量的检测纳米粒子富集于肺部微小转移瘤是该技术的核心。本项目首先探索了多功能化策略构建蛋白类纳米粒子,这些研究不仅提供了多种铁蛋白多功能化修饰的方法,同时还提供了一种通过分子动力学方法考察自组装体蛋白表面修饰对结构稳定性研究的思路,拓展了自组装蛋白在纳米生物医学领域应用与发展。同时还构建了多种多功能化铁蛋白纳米粒子,并考察了它们在纳米生物医学领域的应用。随后,以肿瘤细胞等为模型,发展了两对“信号/检测纳米粒子”,详细研究检测系统信号放大的效应与机制。结果显示我们所构建的其中一对信号纳米粒子Biotin-EGF/HSA-FTH1和检测纳米粒子mSA-FTH1/FTH1-FITC能够有效地放大其检测的荧光信号,能有效提高检测的灵敏度,并且特别适合受体低表达的细胞的诊断成像。而荧光显微镜则进一步显示了这些纳米粒子的相互结合是发生在细胞表面。最后,构建了乳腺癌动物模型,研究该系统的体内放大效应和肿瘤的活体成像,与单一靶向EGF/HSA-FTH1纳米粒子相比,我们所构建的纳米检测系统信号提高147%。这些研究不仅为肿瘤的诊断提供一种高灵敏度的成像方法,也为探索系统纳米生物医学在疾病诊断与治疗提供策略和方法。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
铁蛋白纳米粒子的修饰及细胞内化特性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化学试剂
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄培森;沈阳;王焦清;黄雅佩;李旭;周艳;詹家荣;曹旭妮
  • 通讯作者:
    曹旭妮
铁蛋白系统纳米粒子的构建及其相互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华东理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈阳;边成原;詹家荣;曹旭妮
  • 通讯作者:
    曹旭妮
铁蛋白重链亚基纳米载药系统的构建及其特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    华东理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄雅佩;黄培森;陈小东;蔡婷;詹家荣;曹旭妮
  • 通讯作者:
    曹旭妮
海水中噻唑啉酮和异噻唑啉酮的高效液相色谱测定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化学试剂
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋晓丹;张祎彬;高忠林;曹旭妮
  • 通讯作者:
    曹旭妮
高效液相色谱法测定3,4-二氟苯腈和3,4-二氯苯腈
  • DOI:
    10.13822/j.cnki.hxsj.2016.05.009
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    化学试剂
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈阳;陈惠;曹旭妮
  • 通讯作者:
    曹旭妮

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其他文献

群体感应调控的GFP报告质粒构建与表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化学与生物工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹旭妮;王建军;叶邦策
  • 通讯作者:
    叶邦策
羧基化多壁碳纳米管修饰电极的制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科技论文在线(发表时间:2004年3月29日;论文编号:200403-177)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    曹旭妮;鲜跃仲;周宇艳;林丽
  • 通讯作者:
    林丽

其他文献

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曹旭妮的其他基金

多功能铁蛋白纳米粒子在癌症早期诊断技术细胞特异性成像中的应用研究
  • 批准号:
    20805015
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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