无猝灭剂高对比度荧光探针的设计及其在细胞成像中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21705071
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 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:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Fluorescent techniques are powerful tools for chemo/biosensing due to high sensitivity and specificity. Usually, fluorescent analysis relies on analytes-targeted fluorogens and quencher groups, which commonly face with technical difficulties including probe design, operability and background interfering from biological species, thus imposing limitation in practical applications. Herein, we contemplate to synthesize a series of facile fluorescent molecules with emission wavelength of 550-700 nm such as conjugated fluorene (CF) and conjugated polymers (CP). The synthesized fluorescent molecules would circumvent the requirement of quencher groups, and feature with aggregation-caused quench (ACQ) characteristic. Additionally, by virtue the precise paring and structure-tunable capacity of DNA strands, we thus can construct quencher-free and high-contrast complex fluorescent bioprobes through covalently coupling strategy. We endeavor to regulate the hydrophilic/hydrophobic property and aggregation status of the fluorescence bioprobes to reveal the fluorescence response mechanism, and then carry out trials in simulated cell environment to optimize the performance of the fluorescence bioprobes. This will enable us to establish ultrasensitive, specific and high-efficiency fluorescence methods. Furthermore, the designed bioprobes would be introduced to live cells to achieve accurate, high-contrast, real-time and in-situ fluorescence imaging for biologically-significant species. This project holds promise to solve the currently annoyed problem at fluorescence in vivo analysis, and would provide a means for cell imaging and basic biomedical researches.
荧光技术因灵敏度高、特异性好,在生物/化学传感器领域中广泛应用。通常荧光探针需标记荧光基团和猝灭基团,设计难度大、操作繁琐,加之生物材料自体荧光干扰,限制了其在细胞成像中的应用。本项目拟合成最佳发射波长为550-700 nm的共轭荧光小分子(CF)和共轭聚合物(CP),利用其特有的聚集诱导荧光猝灭特性,结合核酸(DNA)的精准配对能力和结构可调控的性质,将CF和CP分别与DNA共价偶联,形成无猝灭剂、高对比度的荧光探针。通过调控探针的聚集状态和亲疏水性,研究并揭示其荧光响应机制;在模拟的细胞复杂体系中,探索出对生物活性物质高灵敏度、高特异性以及高效的检测方法。进一步地,将该探针引入到活细胞中,实现对细胞内特定的生物相关分子准确、实时和原位监测。该类荧光探针由于能克服背景信号干扰,有望解决当前细胞荧光成像研究的一大技术难题,并将为利用荧光探针开展细胞成像及生物医学基础研究提供新的技术思路。

结项摘要

荧光技术因灵敏度高、特异性好,在生物/化学传感器领域中广泛应用。通常荧光探针需标记荧光基团和猝灭基团,设计难度大、操作繁琐,加之生物材料自体荧光干扰,限制了其在细胞成像中的应用。本项目合成出不同分子量大小、不同发光波段的共轭聚合芴(CF和CP)和聚集诱导发光分子(TPEpy),并分别与DNA通过化学反应,共价键结合,形成无猝灭剂荧光、高对比度探针CF-DNA、CP-DNA和TPEpy-DNA。通过调控无猝灭剂、高对比度荧光探针CF-DNA和CP-DNA的聚集状态,实现缓冲溶液和环境水样(海水和湖水)中对重金属离子Pb2+的高灵敏检测,当将该方法引入细胞体系中时,实现在活细胞体系中对Pb2+实时、在线检测;调控无猝灭剂、高对比度荧光探针TPEpy-DNA的聚集状态和亲疏水性,实现在缓冲溶液体系和食物样本(玉米、牛奶和大米)中黄曲霉毒素AFB1的高效检测,当将该方法引入细胞体系中时,实现在活细胞体系中对AFB1实时、在线检测。本项目的顺利实施,为新型实用生物/化学传感器的构建提供重要的理论和实验基础。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(5)
Recent Advance on Draw Solutes Development in Forward Osmosis
正向渗透提取溶质的研究进展
  • DOI:
    10.3390/pr6090165
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
    PROCESSES
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Long, Qingwu;Jia, Yongmei;Yu, Biao
  • 通讯作者:
    Yu, Biao
A novel N-nitrosation based rationmetric fluorescent probe for highly selective imaging endogenous nitric oxide in living cells and zebrafish
一种新型基于 N-亚硝化的定量荧光探针,用于活细胞和斑马鱼中内源性一氧化氮的高选择性成像
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Senosors and Actuatous: B. Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Peilian;Li Bowen;Zheng Jian;Liang Qiqi;Wu Cailing;Huang Liping;Zhang Peisheng;Jia Yongmei;Wang Sheng
  • 通讯作者:
    Wang Sheng
Nitrogen-sulfur co-doped pH-insensitive fluorescent carbon dots for high sensitive and selective hypochlorite detection
用于高灵敏度和选择性次氯酸盐检测的氮硫共掺杂 pH 不敏感荧光碳点
  • DOI:
    10.1016/j.saa.2020.118721
  • 发表时间:
    2020-12-05
  • 期刊:
    SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Shi, Liyang;Zhou, Guohua;Li, Zhiguo
  • 通讯作者:
    Li, Zhiguo
A metal-organic framework/aptamer system as a fluorescent biosensor for determination of aflatoxin B1 in food samples
金属有机框架/适体系统作为荧光生物传感器测定食品样品中的黄曲霉毒素 B1
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2020.121342
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    TALANTA
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Jia, Yongmei;Zhou, Guohua;Zhang, Jun
  • 通讯作者:
    Zhang, Jun
A label-free fluorescent aptasensor for the detection of Aflatoxin B1 in food samples using AIEgens and graphene oxide
使用 AIEgens 和氧化石墨烯检测食品样品中黄曲霉毒素 B1 的无标记荧光适体传感器
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2019.01.078
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    TALANTA
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Jia, Yongmei;Wu, Feng;Xia, Fan
  • 通讯作者:
    Xia, Fan

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其他文献

基于硫醇/甲基丙烯酸酯的3D打印用光敏树脂的制备及性能研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1005-5770.2020.02.008
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    塑料工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余彪;邱雪群;张军;贾永梅;李建鹏;何经纬
  • 通讯作者:
    何经纬
核酸适配体传感器在黄曲霉毒素B1检测中应用研究进展
  • DOI:
    10.13526/j.issn.1006-6144.2022.03.019
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    分析科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩冰;贾永梅;李志果;周国华;刘培炼;余彪;张玲玲;薛茗月
  • 通讯作者:
    薛茗月
光固化3D打印用光敏树脂的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    合成材料老化与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘港元;伍志勇;杨桂珍;贾永梅;刘培炼;李建鹏;袁爽;余彪;张军
  • 通讯作者:
    张军

其他文献

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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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