量子点-刚性芽胞组合的可编码微球研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21675057
  • 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:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

At the leading edge of analytical chemistry, barcode fluorescence microspheres with advantages such as low cost, eco-friendly, high code capacity, and high stability have become a crucial technology in many analytical methods (e.g., multiplexed suspension arrays). Based on the properties of Bacillus spores (e.g., different morphology, and mechanically rigid and protective shell) as well as the quantum dots (e.g., minimal spectral width, and remarkable photostability), for the first time, we present a simple and high-throughput biological method to prepare multicolor-coded microspheres by embedding different emitting QDs onto the surface of spore-based microspheres. .(1).The quantum dots loaded onto the surface of different Bacillus spores (e.g., Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, and Bacillus sphaericus) were respectively investigated. The effect factors (e.g., the properties of the spore surface and quantum dots, and the reaction conditions) for the characterizations of color-coded microspheres were analyzed in detail. Accordingly, the mechanism of the quantum dots loaded onto the surface of spores was studied in detail. Based on these researches, we try to find out the rules and methods to regulate and improve the characterizations of the color microspheres, which can provide theoretical basis and technical guidance for the preparation spore-based color microspheres. .(2).Pseudorabies, PRRS, ring, and Japanese encephalitis virus can cause a mixed infection polyinfection event, which lead to porcine reproductive disturbance. Using this mixed infection polyinfection event as an example, the developed suspension microarrays were used for multiplex immunoassays of animal diseases. .The success of this project will lay the foundation of theory and technology of the developed suspension array method for rapid multiplex targets analysis in the research fields such as differential diagnosis of mixed infection polyinfection events, proteomic, genomic, metabonomics and drug screening.
成本低、环境友好、编码容量高、荧光性能稳定的编码微球是分析化学研究的前沿,也是多种分析技术推广应用的核心和关键。我们提出利用具有刚性外壳的细菌芽胞、结合荧光量子点发展新颖的、高容量编码微球。本课题拟:(1)以枯草芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌和球形芽胞杆菌为例,分析芽胞表面分子结构和组成、量子点的化学组成和表面分子组成等因素对荧光微球性能的影响,研究量子点-芽胞微球相互作用分子机制,发展调控并提高编码微球性能的规律和方法,为建立基于芽胞的编码微球新方法提供理论依据和技术指导。(2)以引起猪繁殖障碍的伪狂犬、蓝耳病、圆环和乙型脑炎病毒混合感染为例,构建新型悬浮芯片技术实现同时快速检测上述病原的混合感染事件。本项目的成功将为这一新技术用于多病原混合感染事件、蛋白质组学、基因组学、代谢组学及药物筛选等基础和应用研究中探测多目标分子奠定理论和技术基础。

结项摘要

基于微球的悬浮/液相生物芯片具有多功能性、高通量、高敏感及高灵活性等特点,在实现高通量、高灵敏度、多目标同时测定领域有无可比拟的优点和优势,特别适用于微纳、复杂样品中多靶标的同时快速测定;其应用领域已从基础研究扩展到临床诊断、高通量药物筛选、蛋白质组学、基因组学、环境监测等应用研究。针对当前化学法制备编码微球过程中的问题,本课题提出一种采用单细胞微生物(如:芽胞、酵母、大肠杆菌以及蓝细菌)为模板制备功能微球,以无机量子点CdTe及CdTe/CdS/ZnS、碳量子点及荧光染料制作彩色编码微球的新方法。研究结果表明:1)采用生物法制备功能微球具备绿色环保、可以大量生产、简单、快速、粒径均一、易于控制以及价格低廉等优势;2)基于微生物细胞的功能微球表面有大量的、天然的功能基团(如;氨基、羧基以及巯基等),非常有利于荧光材料在其表面的可控组装;3)可以实现荧光-形貌差异的复合编码方式提高编码容量;4)MOFs材料的刚性、多孔结构,非常有利于进一步提高细胞微球的机械强度和比表面积,并能有效提高生物识别分子(捕获探针)的结合密度,进而提高检测灵敏度;5)无机量子点会在微球表面发生团聚,这种团聚会造成采用流式细胞仪对浓度梯度解码失效。这种团聚效应可以采用粒径小的碳量子点及有机荧光染料进行解决。采用戊二醛偶联的方法可以将碳量子点及有机荧光染料锁在微球内并防止泄漏,从而使采用流式细胞仪解码效率得到大大提高。6)荧光编码微球被成功用于引起猪繁殖综合征的三种病毒(猪蓝耳、猪圆环、猪伪狂犬病)的同时快速检测。在本项目的支持下,本课题组较为出色的完成了预期目标,共发表SCI论文13篇、获得批准发明专利两项、申请发明专利1项。本项目的成功对于发展基于微球的悬浮生物芯片分析的新理论、提高对复杂样品的分析通量、降低使用成本、扩大应用范围以及促进国民经济发展有十分重要的科学研究意义和价值。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Engineered glyphosate oxidase coupled to spore-based chemiluminescence system for glyphosate detection
工程草甘膦氧化酶与基于孢子的化学发光系统耦合用于草甘膦检测
  • DOI:
    10.1016/j.aca.2020.07.077
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Yuqing Qin;Gaobing Wu;Yiming Guo;Da Ke;Jiakang Yin;Donglin Wang;Xuezhu Fan;Ziduo Liu;Lifang Ruan;Yonggang Hu
  • 通讯作者:
    Yonggang Hu
A novel fluorimetric method for laccase activities measurement using Amplex Red as substrate
使用 Amplex Red 作为底物测量漆酶活性的新型荧光方法
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2016.10.006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Talanta
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Wang Tian;Xiang Yuqiang;Liu Xiaoxiao;Chen Wenli;Hu Yonggang
  • 通讯作者:
    Hu Yonggang
Highly selective enrichment of phosphorylated proteins by using Spore@Fe3+ microspheres
使用 Spore@Fe3 微球高选择性富集磷酸化蛋白质
  • DOI:
    10.1016/j.aca.2017.07.030
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Fei Ruihua;Zhang Tongtong;Huang Yue;Hu Yonggang
  • 通讯作者:
    Hu Yonggang
CRISPR-Cas9 Triggered Two-Step Isothermal Amplification Method for E. coli O157:H7 Detection Based on a Metal-Organic Framework Platform.
基于金属有机框架平台的 CRISPR-Cas9 触发大肠杆菌 O157:H7 检测的两步等温扩增方法。
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.9b04162
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Sun Xuan;Wang Yu;Zhang Lu;Liu Sha;Zhang Man;Wang Jiang;Ning Baoan;Peng Yuan;He Jing;Hu Yonggang;Gao Zhixian
  • 通讯作者:
    Gao Zhixian
Self-Assembled Ti4+@Biospore Microspheres for Sensitive DNA Analysis
用于敏感 DNA 分析的自组装 Ti4 @Biospore 微球
  • DOI:
    10.1021/acsami.7b10478
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Fei Rui-Hua;Tan Chen;Huang Yue;Chen Huan-Chun;Guo Ai-Zhen;Wang Hai-Lin;Hu Yong-Gang
  • 通讯作者:
    Hu Yong-Gang

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其他文献

流动注射-化学发光测定环境样品中的痕量铜
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡涌刚;杨泽玉
  • 通讯作者:
    杨泽玉
毛细管电泳-化学发光法用于L-精氨酸纯度分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然版),2006,34(3),104-106 (EI)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚-铁氰化钾
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    胡涌刚;杨泽玉
  • 通讯作者:
    杨泽玉
毛细管区带电泳法测定的卡路里食品中甜菊苷
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  • 作者:
    邵寒娟;胡涌刚;沈明三;陈睦传
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    陈睦传
一种高灵敏度测定血红蛋白的化学发光分析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    胡涌刚;庞志涛
  • 通讯作者:
    庞志涛

其他文献

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胡涌刚的其他基金

基于荧光蛋白编码微球的悬浮阵列新方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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