基于表面展示微生物的黄曲霉毒素电化学传感器信号响应机制的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21576235
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    李中坚
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 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

Aflatoxins (AFs) are a group of highly toxic and carcinogenic secondary metabolites, which can pose severe hazards to environmental and food safety. Aim to develop an efficient and quantitative AFs detection method, firstly, we proposed to develop a genetically modified microorganism for sensing Afs by surface displaying Aflatoxin oxidase on the outside cell membrane. Then, this microorganism was integrated with bioelectrochemical system to develop a fast-response and quantitative AFs biosensor, which is able to convert AFs signals to electric current signal directly. This project mainly focuses on exploring the signal response mechanism at the interface of bacterium/AFO/electrode. Furthermore, to enhance the signal transmission and conversion, two electron transfer pathway between the AFO and the electrode will be built to improve the electron transfer. One is direct electron transfer pathway based on covalent bonding between the AFO and the electrode. While the other one is mediated electron transfer pathway using soluble electron mediators. Based on these work, the performance of AFO surface-displayed microorganism based AF bioelectrochemical sensor can be improved. Our work can provide a potential platform for developing novel biosensors with high specificity and stability, which are important for environmental pollution detection and food safety monitoring.
黄曲霉毒素（AFs）是一种强致癌的毒性物质，它严重威胁环境安全与食品安全。本项目针对定量检测AFs中存在的难题，首先，通过微生物表面展示技术构建黄曲霉毒素氧化酶（AFO）表面展示微生物，并进而将该AFO表面展示微生物与微生物电化学系统（BES）相整合构建可以定量、快速检测AFs的微生物电化学传感器，从而实现AF浓度到电流信号的直接转化和AFs的定量检测。本项目将重点针对该体系中存在的微生物/AFO/电极微观界面上的信号响应及传递机制进行研究。并在此基础上，从AFO/电极之间的电子传递过程入手，通过在两者之间构建直接或间接的电子强化传递途径，从而强化信号响应和传输，最终实现该基于AFO表面展示微生物的AFs传感器性能优化的目的。该项目的研究结果将为构建具有特异性信号传感功能的微生物电化学传感器提供一个技术平台和理论支持，在环境污染检测和食品安全控制方面具有理论和应用价值。

结项摘要

黄曲霉毒素（AFs）是一种强致癌的毒性物质，它严重威胁环境安全与食品安全。本项目针对传统定量检测AFs的测试方法与酶传感器存在的问题，开展了一系列研究。首先，利用表面展示技术构建了表面展示黄曲霉毒素氧化酶（AFO）的酵母，使得AFO在酵母表面稳定地表达，并可以产生足够的AFO表达量确保后续的感应信号强度。进而，利用表面引发原位聚合技术构建微生物印记聚合物修饰电极，利用该电极对表面电荷分布与印记微生物相似的微生物具有选择性，最大程度上确保生物电极表面功能微生物的稳定。在前两部分工作的基础上，构建基于微生物电化学系统和微流控芯片的AFs的生物传感器。该传感器可利用循环伏安法可对1.25-25.0 ppm范围内的AFs进行准确定量分析，最低监测限可达0.25 ppm。本研究开发的基于微生物电化学系统的AFs传感器具有响应时间短，感应准确，信号易于读取，操作方便等优点，可以为AFs的快速检测提供新的思路和方法。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Polypyrrole/sargassum activated carbon modified stainless-steel sponge as high-performance and low-cost bioanode for microbial fuel cells
聚吡咯/马尾藻活性炭改性不锈钢海绵作为微生物燃料电池的高性能低成本生物阳极
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2018.02.045
  • 发表时间：
    2018-04
  • 期刊：
    JOURNAL OF POWER SOURCES
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Wu GM;Bao H;Xia Z;Yang B;Lei LC;Li ZJ;Liu CX
  • 通讯作者：
    Liu CX
Bacteria-templated fabrication of a charge heterogeneous polymeric interface for highly specific bacterial recognition
用于高度特异性细菌识别的电荷异质聚合物界面的细菌模板制造
  • DOI：
    10.1039/c6cc09242j
  • 发表时间：
    2017-02-21
  • 期刊：
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Bao, Han;Yang, Bin;Li, Zhongjian
  • 通讯作者：
    Li, Zhongjian
Fast expansion of graphite into superior three-dimensional anode for microbial fuel cells
石墨快速膨胀成微生物燃料电池的优质三维阳极
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2018.11.033
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Power Sources
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Chen Luye;Li Youzhi;Yao Jiani;Wu Gaoming;Yang Bin;Lei Lecheng;Hou Yang;Li Zhongjian
  • 通讯作者：
    Li Zhongjian
Water Splitting-Biosynthetic Hybrid System for CO2 Conversion using Nickel Nanoparticles Embedded in N-Doped Carbon Nanotubes
使用嵌入氮掺杂碳纳米管中的镍纳米颗粒进行二氧化碳转化的水分解-生物合成混合系统
  • DOI：
    10.1002/cssc.201800878
  • 发表时间：
    2018-07-20
  • 期刊：
    CHEMSUSCHEM
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Li, Zhongjian;Li, Gang;Hou, Yang
  • 通讯作者：
    Hou, Yang
A laminar-flow based microfluidic microbial three-electrode cell for biosensing
用于生物传感的基于层流的微流控微生物三电极电池
  • DOI：
    10.1016/j.electacta.2016.03.138
  • 发表时间：
    2016-05-01
  • 期刊：
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Li, Feifang;Zheng, Zhanwang;Lei, Lecheng
  • 通讯作者：
    Lei, Lecheng

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  • 作者：
    周洁;杨彬;李中坚;雷乐成;张兴旺
  • 通讯作者：
    张兴旺

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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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