水凝胶纳米生物传感器用于多重mRNA癌症标记物的联合诊断

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    81571764
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    57.0万
  • 负责人：
    孙莉萍
  • 依托单位：
    厦门大学
  • 学科分类：
    H2803.生物医学传感
  • 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

The breast cancer has been the most popular cancer in women in China. Most of current cancer patients are diagnosed when the tumor is already formed or at late stage. Messenger RNA (mRNA) is the primary transcription product of gene. mRNA in peripheral blood of cancer patients are sensitive and efficient molecular markers. It can be detected at early stage of cancer or even before the cancer cell is formed. Cancer-related mRNA analysis can help more precise screening and early diagnosis of cancer. Since single tumor biomarker diagnosis lacks high sensitivity and accuracy, while combined analysis of multiple biomarker can increase the diagnosis accuracy obviously. In this project, mRNA will be isolated from breast cancer cells or blood damples of clinical patients. A composite material based on graphene is used for hydrogel bio-sensor construction and it is modified by multiple DNA probes for combination analysis of four breast cancer-related mRNA, since the electrochemical signal will be changed after probe-mRNA hybridization. This research will provide a new tool for simple, quick diagnosis of breast cancer.
中国乳腺癌的发病率位居女性恶性肿瘤的第一位，目前的检测方法大部分是肿瘤已经形成后或者癌症晚期的诊断。信使RNA(mRNA)是基因的一级转录功能产物，在癌变前期或癌细胞形成前就可以早期发现癌症相关基因mRNA的异常表达，是癌症早期敏感高效的肿瘤分子标志物。单一的mRNA标记物检测缺乏较高的灵敏性和准确度，而mRNA的联合检测可以明显提高乳腺癌诊断的正确率。本项目从乳腺癌细胞系及临床患者标本中提取mRNA，用基于石墨烯的复合纳米材料制备DNA探针修饰的水凝胶生物传感器，利用探针与目的mRNA杂交后引起电化学信号的改变来鉴别mRNA；并通过多重DNA探针修饰的水凝胶传感器来实现四种乳腺癌相关基因mRNA的联合检测。本项目将为乳腺癌的早期诊断、治疗以及预后的判断提供一个简单、快速的新工具。

结项摘要

1..项目背景：.乳腺癌在全球女性癌症患者中发病率和死亡率都居首位，早诊断、早治疗可极大提高乳腺癌治愈率。比色生物传感器易操作、快速响应、可重现性好、成本低廉，但灵敏度低。纳米金因其优异的催化性能和独特的光电性质在生物诊断领域有广泛的应用。二维纳米材料具有各向异性、大比表面积和高载流子迁移率等独特性质。本项目利用纳米金与二维纳米材料复合材料制备的比色传感器检测癌症标志物。.2..研究内容：.利用三级信号放大原理，将零维纳米材料与二维纳米材料复合，显著提高其催化性能。利用探针与待测物特异性结合构成三明治结构的比色生物传感器，用于乳腺癌生物标志物BRCA 1基因突变、miR-21、MCF7细胞、ATP和乳腺癌相关mRNA进行检测，并对信号放大的机理进行了探讨。.3..研究结果及科学意义：.（1）合成了纳米金与石墨烯、黑磷烯、硒化铋纳米片等不同二维纳米材料构成的复合材料。利用TEM、UV、XRD、Raman、XPS等方法进行了表征。.（2）将巯基修饰的捕获探针和信号探针通过金硫键分别固定在镀金硅片和纳米金-2D纳米材料表面，通过待测物与探针的特异性结合构建三明治结构。利用纳米金复合材料对4-硝基苯酚还原反应的催化作用，溶液由黄色变为无色，提供可视信号构建比色生物传感器。用该传感器对乳腺癌生物标志物分别进行了检测，反应动力学常数与待测物浓度正相关。针对乳腺癌相关基因突变BRCA1的DNA片段检测下限可达10-18 M；对miR-21的检测下限为10-12 M；对MCF7细胞的检测下限为1000细胞mL-1；对mRNA的检测下限为10 ng μL-1；对ATP的检测下限为10-7 M。以上检测均具有良好的特异性。.（3）对比色传感器信号放大机理进行研究，发现纳米金可以把检测信号放大102倍，氧化石墨烯-纳米金可以进一步把信号放大104倍，黑磷烯-纳米金可以将信号放大107倍，而硒化铋-纳米金可以放大信号1010倍。硒化铋不仅为纳米金提供载体，而且为催化反应提供电子，因此显著提高了催化效率，使该比色生物传感器的灵敏度大幅度提高。本研究为疾病标志物的筛查提供了一种简易快速的新方法。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
Robust Amphiphobic Few-Layer Black Phosphorus Nanosheet with Improved Stability
具有更高稳定性的鲁棒两疏性少层黑磷纳米片
  • DOI：
    10.1002/advs.201901991
  • 发表时间：
    2019-09-30
  • 期刊：
    ADVANCED SCIENCE
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Liu, Xiao;Bai, Yunfei;Zhao, Yanli
  • 通讯作者：
    Zhao, Yanli
Bioengineered Nanocage from HBc Protein for Combination Cancer Immunotherapy.
用于组合癌症免疫治疗的 HBc 蛋白生物工程纳米笼
  • DOI：
    10.1021/acs.nanolett.8b04722
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    Fu Guo
Enhancing the specificity of polymerase chain reaction by graphene oxide through surface modification: zwitterionic polymer is superior to other polymers with different charges.
通过表面修饰增强氧化石墨烯聚合酶链反应的特异性：两性离子聚合物优于其他不同电荷的聚合物
  • DOI：
    10.2147/ijn.s120659
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    International journal of nanomedicine
  • 影响因子：
    8
  • 作者：
    Zhong Y;Huang L;Zhang Z;Xiong Y;Sun L;Weng J
  • 通讯作者：
    Weng J
Ultrasensitive label-free detection of circulating tumor cells using conductivity matching of two-dimensional semiconductor with cancer cell
利用二维半导体与癌细胞的电导率匹配对循环肿瘤细胞进行超灵敏无标记检测
  • DOI：
    10.1016/j.bios.2019.111520
  • 发表时间：
    2019-10-01
  • 期刊：
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子：
    12.6
  • 作者：
    Chen, Yuanyuan;Peng, Jian;Weng, Jian
  • 通讯作者：
    Weng, Jian
A hydrogel biosensor for high selective and sensitive detection of amyloid-beta oligomers.
一种用于高选择性和灵敏检测淀粉样蛋白-β寡聚物的水凝胶生物传感器
  • DOI：
    10.2147/ijn.s152163
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    International journal of nanomedicine
  • 影响因子：
    8
  • 作者：
    Sun L;Zhong Y;Gui J;Wang X;Zhuang X;Weng J
  • 通讯作者：
    Weng J

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  • 作者：
    王如兴;李肖蓉;羊镇宇;李库林;郑杰;张常莹;郭素峡;孙莉萍;陆彤
  • 通讯作者：
    陆彤

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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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