基于“法拉第笼式”免疫分析的海洋致病菌高灵敏多通道快速检测技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41576098
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0608.海洋物理与观测探测技术
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

There is a need for sensitive, accurate, simple, rapid and multiplex detection and monitoring of marine pathogenic bacteria as existing methods cannot fully satisfy the requirement. Electrochemical and electrochemiluminescent biosensors based on conventional "On-Electrode" "Sandwich-Type" immunoassay mode appear promising for this purpose; however, the sensitivity must be improved. The major factors restricting the improvement of the sensitivity are: (1) number of electrochemical/electrochemiluminescent labels in biosensor is limited, (2) only a part of the labels coated on the signal probes participate in the electrode reaction, and (3) voltammetry used with normal scanning speed is difficult to effectively enhance the intensity of electrochemical/electrochemiluminescent signals. Therefore to overcome these limitations and realize the benefits of the biosensor-based approach, this proposal aims at combining functionalized bionanomaterials and fast scan voltammetry to establish a new-concept "In-Electrode" "Faradaycage-Type" immunoassay mode. In this approach, magnetic graphene material coated with the first antibody of marine pathogenic bacteria is used as capture probes, graphene materials simultaneously coated by the second antibody of marine pathogenic bacteria and electrochemical/electrochemiluminescent labels is used as signal probes, and fast scan voltammetry is used as excitation source. Thus, the three key bottlenecks above-mentioned obstructing the improvement of the sensitivity can be eliminated, and an ultrasensitive, accurate, simple, rapid and multiplex detection method for marine pathogenic bacteria can be obtained. Through optimizing integrated circuit and building instrument platform, rapid on-site detection and streamlining detection of marine pathogenic bacteria can be both achieved. Based on monitoring data, monitoring mechanism and early-warning mechanism of marine pathogenic bacteria can be preliminarily studied. Thus, this proposal has high scientific significance, public interest and application prospect.
海洋致病菌的灵敏、准确、简单、快速、多通道检测与监测是重大需求,现有方法难以全面满足。基于传统的“电极上”“三明治式”免疫分析模式的海洋致病菌光电化学生物传感器,可准确、简单、快速、多通道检测,但其灵敏度提高存在三个瓶颈制约因素:光电标记物标记数量有限、标记的光电标记物不能全部参与电极反应、常规扫描速度伏安法难以有效增强光电信号。本项目拟结合功能化生物纳米材料和快速扫描伏安法,以海洋致病菌第一抗体包被的磁性石墨烯材料为捕获探针,以光电标记物和海洋致病菌第二抗体同时包被的石墨烯材料为信号探针,以快速扫描伏安法为激发源,创立全新概念的“电极内”“法拉第笼式”免疫分析新模式,消除瓶颈制约因素,实现海洋致病菌的超高灵敏、准确、简单、快速、多通道检测。通过优化一体化电路、构建仪器平台,实现现场快速检测、大量样品流程化检测。基于监测数据,初步探讨监测及预警机制。具有重要科学意义、社会效益和应用前景。

结项摘要

围绕海洋致病菌快速检测与监测的重大需求,本项目开展了四个方面的研究:功能化生物纳米材料的制备、“电极内”“法拉第笼式”免疫分析新模式的创立、海洋致病菌快速高灵敏多通道传感方法与平台的构建、海洋致病菌快速高灵敏多通道监测及预警机制的开发。取得以下三点重要突破:(1)首次提出“法拉第笼式”免疫分析概念,创立“电极内”“法拉第笼式”免疫分析新模式,这是除竞争式、三明治式之外的第三种免疫分析模式;(2)采用“法拉第笼式”免疫分析新模式,开发了一系列生物传感器,可以应用于检测致病菌、蛋白质、多肽、DNA/RNA、重金属离子等;(3)检测灵敏度提高了几十到几百倍,可检测1 CFU/mL致病菌、ag/mL蛋白质/多肽、fmol/L DNA/RNA、pmol/L-fmol/L重金属离子。研究成果已在《Analytical Chemistry》、《Chemical Communications》、《Biosensors & Bioelectronics》等期刊发表SCI论文21篇、申请专利11项并已获授权8项,为广泛的现场检测和诊断应用开辟了新领域,兼具重要科学意义与应用前景。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Christmas-tree Derived Amplification Immuno-strategy for Sensitive Visual Detection of Vibrio parahaemolyticus Based on Gold Label Silver Stain Technology
基于金标银染技术的副溶血性弧菌圣诞树衍生扩增免疫策略
  • DOI:
    10.2116/analsci.33.889
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    Analytical Sciences
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Xinxin Song;Yanjie Wu;Lin Wu;Yufang Hu;Wenrou Li;Zhiyong Guo;Xiurong Su;Xiaohua Jiang
  • 通讯作者:
    Xiaohua Jiang
Ruthenium-based metal organic framework (Ru-MOF)-derived novel Faraday-cage electrochemiluminescence biosensor for ultrasensitive detection of miRNA-141
钌基金属有机骨架(Ru-MOF)衍生的新型法拉第笼电化学发光生物传感器,用于超灵敏检测 miRNA-141
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2018.04.088
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Shao, Huili;Lu, Jing;Guo, Zhiyong
  • 通讯作者:
    Guo, Zhiyong
Ultrasensitive Faraday cage-type electrochemiluminescence assay for femtomolar miRNA-141 via graphene oxide and hybridization chain reaction-assisted cascade amplification
通过氧化石墨烯和杂交链式反应辅助级联放大对飞摩尔 miRNA-141 进行超灵敏法拉第笼式电化学发光测定
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2018.02.062
  • 发表时间:
    2018-06-30
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Lu, Jing;Wu, Lin;Guo, Zhiyong
  • 通讯作者:
    Guo, Zhiyong
Giant Gold Nanowire Vesicle-Based Colorimetric and SERS Dual-Mode Immunosensor for Ultrasensitive Detection of Vibrio parahemolyticus
基于巨型金纳米线囊泡的比色和 SERS 双模式免疫传感器,用于超灵敏检测副溶血弧菌
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.8b00292
  • 发表时间:
    2018-05-15
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Guo, Zhiyong;Jia, Yaru;Chen, Tao
  • 通讯作者:
    Chen, Tao
Potential-resolved "in-electrode" type electrochemiluminescence immunoassay based on functionalized g-C3N4 nanosheet and Ru-NH2 for simultaneous determination of dual targets
基于功能化 g-C3N4 纳米片和 Ru-NH2 的电位分辨电极内电化学发光免疫分析,可同时测定双靶标
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2017.03.013
  • 发表时间:
    2017-09-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Guo, Zhiyong;Wu, Lin;Li, Xing
  • 通讯作者:
    Li, Xing

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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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