钆离子诱导碳点自组装荧光超纳米颗粒及在胃癌精准诊疗中的应用基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771088
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1007.纳米生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Due to superior optical properties, biosafety and biocompatibility, carbon dots (Cdots) has been applied in optoelectronics, biosensors and biomedicines. Recently, we found that the photoluminescence of Cdots can be significantly enhanced after self-assembled carbon superparticles (CSPs) and some new properties have been also derived. But the assembled mechanism and application of CSPs have not further been explored. In this project, CSPs will be synthesized by self-assemble of Cdots induced by gadolinium ions. then we will use CSPs as nanocarries to load Doxorubicin(Dox) hydrochloride, as a model of chemotherapy drugs, graphene oxides(GO)as a gatekeeper coating outer side of the CSPs-Dox, and then the fluorescent labeled aptamers absorbed on the GO surface as biological target molecules to build the photoresponsive drug delivery system (PDDSs). The effect of PDDSs on the diagnosis and treatment of tumor was determined by the model of gastric carcinoma in mice. Meanwhile, The distribution and metabolism of CSPs and the effects on the genital and genetic systems will be investigated systematically. And the assembly mechanism of the CSPs and the biological effects were systematically studied Via single-molecule force curves by atomic force microscope technologies. Through the implementation of this project, we hope that we can invent a biosafty and intelligent PDDSs probe combined with multi-mode imaging functions, duel-targeting and photoresponsive drug release, explain the mechanism of self-assembled and the biological effect of nanoparticles, and provide a effective tool to therapy cancer.
碳点因其独特的光学特性和生物安全性,在光电子、生物传感和生物医学等方面具有良好的应用前景。前期研究我们发现由碳点自组装的超纳米颗粒(CSPs)具有超强的荧光特性,其组装机制及应用尚待深入探索。本项目拟以钆离子诱导碳点自组装成荧光CSPs,通过静电作用在CSPs表面负载抗肿瘤药物阿霉素制备CSPs药物载体,然后在其表面包被氧化石墨烯并连接生物靶分子荧光标记的适配体,构建近红外光控释药物输送诊疗系统(PDDSs);建立小鼠原位胃癌模型,考察PDDSs诊疗肿瘤的效果;以斑马鱼为模型评价,纳米探针遗传、发育及生殖等毒性和代谢机制;利用原子力显微镜单分子力谱研究纳米颗粒、纳米探针及细胞之间的相互作用力,探讨纳米颗粒自组装机制和纳米探针的生物效应。通过本项目的实施,阐释CSPs自组装机制和纳米探针的生物效应,构建一种生物安全性治疗胃癌的PDDSs,为攻克胃癌提供新技术和新方法。

结项摘要

碳点因其独特的光学特性和生物安全性,在光电子、生物传感和生物医学等方面具有良好的应用前景。本项目主要围绕着碳点及金属(钆,镧系金属掺杂为主)掺杂碳点的制备和纯化新技术和新方法开发,调控量子点表面官能团和电荷,制备金属担载量也高达20%以上金属掺杂碳点,确保批次之间重现性好,可批量自动化制备转化,发射可见光全波段荧光量子点,并阐述了量子点形成新机制。我们系统考察了以Gd@Cdots和Gd3+诱导碳点自组装超纳米颗粒(CSPs)为主,分别偶联光敏剂Ce6或Ce6/Ver,利用多次能量共振转移作用,实现对药物靶向递送和在肿瘤部位缓慢释放;多模式(荧光和MR)成像成功监控药物在体内的分布、在肿瘤部位的聚集过程、光动力治疗效果及药物体内代谢的过程。利用CCK、MTT和小鼠及斑马鱼为肿瘤模型,从细胞水平、小动物证实了智能纳米探针具有良好生物安全性,系统考察了碳点对细胞和动物体内的脂肪酸代谢影响,发现了低浓度的碳点可引起谷胱甘肽(GSH)的升高,造成细胞内不饱和脂肪酸的氧化抵抗,从而造成细胞增殖,而高浓度的碳点可产生高浓度ROS,导致不饱和脂肪酸的过渡氧化,增加细胞膜的通透性,导致细胞膜的完成性的丧失,最终细胞的铁死亡。另外,在上述研究的基础上我们还开展了以金属掺杂碳点作为荧光和质谱流式的金属标签,实现了同一片组织切片上同时完成荧光成像和质谱流式成像,开发具有中国知识产权的新一类质谱流式同位素金属标签。在此基金项目的支持下,在国际期刊发表研究论文11篇,其中具有重大影响期刊上论文3篇分别为PNAS 1篇、Adv. Maters. 1篇和Adv. Sci.,另有一篇Sci. Adv (返修中),新增发明专利3项,培养硕士研究生4名,博士研究生2名,组建了一支多交叉且具有很好凝聚力、创新力和执行能力的研发团队。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Highly Sensitive Detection of Glucose by a "Turn-Off-On" Fluorescent Probe Using Gadolinium-Doped Carbon Dots and Carbon Microparticles
使用掺钆碳点和碳微粒通过“开关”荧光探针对葡萄糖进行高灵敏度检测
  • DOI:
    10.1166/jbn.2018.2554
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOMEDICAL NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Hu, Meixin;Qi, Jianrong;Shen, Guangxia
  • 通讯作者:
    Shen, Guangxia
Silver nanoflowers coupled with low dose antibiotics enable the highly effective eradication of drug-resistant bacteria
银纳米花与低剂量抗生素相结合,能够高效消灭耐药细菌
  • DOI:
    10.1039/d1tb01773j
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    J Mater Chem B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xin Li;Khan Zara Ahmad;Jie He;Hongxia Li;Xin Wang;Zijian Feng;Xiansong Wang;Guangxia Shen;Xianting Dang
  • 通讯作者:
    Xianting Dang
Simultaneous detection of multiple HPV DNA via bottom-well microfluidic chip within an infra-red PCR platform
通过红外 PCR 平台内的底孔微流控芯片同时检测多种 HPV DNA
  • DOI:
    10.1063/1.5023652
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biomicrofluidics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Liu Wenjia;Warden Antony;Sun Jiahui;Shen Guangxia;Ding Xianting
  • 通讯作者:
    Ding Xianting
Colorimetric and Electrochemical Detection of Escherichia coli and Antibiotic Resistance Based on a p-Benzoquinone-Mediated Bioassay
基于对苯醌介导的生物测定的大肠杆菌和抗生素耐药性的比色和电化学检测
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.8b04997
  • 发表时间:
    2019-06-18
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Sun, Jiahui;Warden, Antony R.;Ding, Xianting
  • 通讯作者:
    Ding, Xianting
Highly sensitive and portable mRNA detection platform for early cancer detection.
用于早期癌症检测的高灵敏便携式 mRNA 检测平台
  • DOI:
    10.1186/s12951-021-01039-4
  • 发表时间:
    2021-09-26
  • 期刊:
    Journal of nanobiotechnology
  • 影响因子:
    10.2
  • 作者:
    Li H;Warden AR;Su W;He J;Zhi X;Wang K;Zhu L;Shen G;Ding X
  • 通讯作者:
    Ding X

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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Nano Biomed. Eng.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈广霞
  • 通讯作者:
    沈广霞

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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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