非键相互作用调控构筑DNA功能化强偶联无机纳米寡聚结构及其表面等离子体共振研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21605033
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    李育林
  • 依托单位：
    合肥工业大学
  • 学科分类：
    B0403.谱学方法与理论
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

DNA-assisted assembly of nanomaterials is a highly interdisciplinary research field covering physics, chemistry and biology etc., which has various applications in many aspects, such as fabrication of functional materials and development of biomedical sensors. However, it is difficult to realize strong coupling among constituents of DNA-modified nanomaterial assemblies, which has been a conundrum in spectrometric research of assemblies for a long time and needs to be solved. In this project, our goal is to develop a universal method for the fabrication of DNA-functionalized strong-coupling nanomaterial oligomers to realize “DNA functionalization” and “strong-coupling assembly” simultaneously in the preparation step by regulating the balance between electrostatic repulsion forces and van der Waals forces. We will further explore the surface plasmon resonance properties of these strong-coupling nanomaterial assemblies using visible absorption spectrometry and apply the strong-coupling interactions among constituents for developing surface enhanced Raman probes which might have applications in Raman imaging in vivo. This project aims at achieving strong-coupling effects of DNA-functionalized nanomaterial oligomers, which will have great potential in spectrometric research.
DNA—无机纳米材料组装是一个化学、物理、生物多学科交叉热门研究领域，在功能材料制备、生物医学传感等方面已经产生很好的应用。DNA—无机纳米寡聚组装结构中，无机纳米基元间难以呈现强偶联相互作用，是寡聚结构光谱研究方面一个较为共识的需要突破的难题。本申请项目旨在将非键相互作用调控机制引入DNA—无机纳米材料体系，即在无机纳米材料DNA修饰过程中，选择合适条件调控无机纳米基元间静电斥力与范德华引力平衡关系，实现无机纳米基元“DNA功能化”与“强偶联组装”同步完成，发展一种构筑DNA功能化强偶联无机纳米寡聚结构新方法，进一步结合可见光谱开展表面等离子体共振调控研究。同时基于这种新型寡聚结构强偶联相互作用开展拉曼增强效应研究，制备表面拉曼增强信号探针，为将来体内拉曼成像等应用奠定基础。本项目方法旨在DNA−无机纳米组装结构中实现纳米基元强偶联作用，这在光谱学研究中将有很大应用潜力。

结项摘要

DNA纳米技术是基于DNA分子精准组装的新兴前沿交叉研究领域。利用DNA分子对纳米基元进行功能化，一方面可赋予其超强程序化组装能力，但另一方面也限制了纳米组装基元间的强偶联，制约相关研究从结构向功能与应用的跨越。为解决这一问题，本项目研究围绕如何同步实现纳米基元DNA功能化与强偶联组装进行了探索。此外，将本项目研究采用的弱相互作用调控思路拓展至DNA自组装，基于小分子环境响应性质及其对小分子与DNA间弱相互作用的影响，发展序列非依赖DNA自组装动态调控策略。主要成果包括：（1）通过调控纳米基元DNA功能化过程动力学，成功制备了DNA功能化的等离激元共振强耦合纳米组装体，如金纳米粒子以及金纳米棒二聚体、三聚体。这些组装体具有良好胶体稳定性、程序化组装能力以及较强的等离激元共振耦合性质，有望应用于功能器件、化学分析与生物医学等领域。（2）利用乙二胺分子发展了序列非依赖pH刺激响应DNA自组装动态调控策略，利用胱胺分子实现了DNA动态自组装的氧化还原化学调控。这是一种利用溶液环境中外来分子实现DNA自组装动态调控的新策略，既不需要特殊DNA碱基序列设计，也不需要特定DNA化学修饰，可广泛应用于DNA纳米组装体系，在可控释放、生物计算等方面具有重要的潜在应用价值。本项目已在Acc. Chem. Res., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Eur. J.等SCI期刊正式发表论文6篇，其中影响因子大于10的论文2篇。培养硕士毕业生2名。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Regulating DNA Self-assembly by DNA-Surface Interactions
通过 DNA 与表面相互作用调节 DNA 自组装
  • DOI：
    10.1002/cbic.201700545
  • 发表时间：
    2017-12-14
  • 期刊：
    CHEMBIOCHEM
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Liu, Longfei;Li, Yulin;Mao, Chengde
  • 通讯作者：
    Mao, Chengde
Universal pH-Responsive and Metal-Ion-Free Self-Assembly of DNA Nanostructures
DNA 纳米结构的通用 pH 响应和无金属离子自组装
  • DOI：
    10.1002/anie.201804054
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Li Yongfei;Song Lei;Wang Bang;He Jianbo;Li Yulin;Deng Zhaoxiang;Mao Chengde
  • 通讯作者：
    Mao Chengde
Supramolecular Wireframe DNA Polyhedra: Assembly and Applications
超分子线框 DNA 多面体：组装和应用
  • DOI：
    10.1002/cjoc.201600789
  • 发表时间：
    2017-05
  • 期刊：
    Chinese Journal of Chemistry
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Li Yulin;Mao Chengde;Deng Zhaoxiang
  • 通讯作者：
    Deng Zhaoxiang
Ag Ion Soldering: An Emerging Tool for Sub-nanomeric Plasmon Coupling and Beyond
银离子焊接：亚纳米等离子耦合及其他领域的新兴工具
  • DOI：
    10.1021/acs.accounts.9b00463
  • 发表时间：
    2019-12-01
  • 期刊：
    ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH
  • 影响因子：
    18.3
  • 作者：
    Li, Yulin;Deng, Zhaoxiang
  • 通讯作者：
    Deng, Zhaoxiang
Base-Sequence-Independent Efficient Redox Switching of Self-Assembled DNA Nanocages
自组装 DNA 纳米笼的碱基序列无关的高效氧化还原开关
  • DOI：
    10.1002/cbic.201900253
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    ChemBioChem
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Wang Bang;Song Lei;Jin Bang;Deng Ning;Wu Xiaojing;He Jianbo;Deng Zhaoxiang;Li Yulin
  • 通讯作者：
    Li Yulin

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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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