光热效应驱动的纸芯片可视化检测前列腺特异性抗原的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81701790
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2803.生物医学传感
  • 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

Paper-based analytical device (PAD) has been the subject of great interest for Point-Of-Care (POC) detection of tumor biomarkers, such as Prostate specific antigen (PSA). However, a number of current PADs still have to rely on complex detection equipment or image-analytical processes for quantitative readout, which limits their practical operability. Photothermal effect has been widely applied in photothermal therapy, but rarely investigated in biomedical sensing, especially in PAD. In our previous study, the photothermal effect of Prussian blue nanoparticles (PB NPs) had been applied in conventional immunoassay of PSA. Herein, by fabricating a PSA immuno-detection system on PAD, we plan to develop a photothermal effect-driven PAD for simple, rapid and visual quantitative detection of PSA. PB NPs generated from the immuno-detection system, poly (N-isopropylacrylamide) hydrogel and the on-chip moving distance of the hydrogel-released dye are proposed to act as the photothermal agent, thermal-responsive sensing material and naked-eye visual quantification signal, respectively. The driving mechanism of dye-release from the hydrogel by the PB NPs-based photothermal effect would be revealed. We also plan to evaluate the PSA detection performance of the PAD. In addition, the accuracy of the PAD for PSA determination in practical serum samples would be validated. Therefore, this project is expected to provide both significant theoretical research foundation and experimental basis for application of photothermal effect in PADs for tumor biomarker detection.
纸芯片在前列腺特异性抗原(PSA)等肿瘤标志物的现场即时(POC)检测中备受关注,但目前常见纸芯片仍然借助复杂检测仪器或图片分析程序进行定量读数,实际操作不便捷。光热效应被广泛用于光热治疗,但在生物医学传感尤其在纸芯片中研究尚少。我们在前期研究中已将普鲁士蓝纳米粒子(PB NPs)的光热效应应用到PSA的常规免疫检测中。本项目通过在纸芯片上构建PSA免疫检测体系,采用检测体系中生成的PB NPs为光热剂,以聚―(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶为热敏传感材料,以光热效应驱动水凝胶所释放染料的移动距离为肉眼可视定量检测指标,从而研究一种基于光热效应驱动的简单、快速、肉眼可视化PSA定量检测纸芯片。本项目将揭示纸芯片上光热效应对水凝胶定量释放染料的驱动机理,阐明其检测性能,证实其用于实际血清样本检测的准确度,为光热效应在肿瘤标志物检测纸芯片中的应用提供理论基础和实验依据。

结项摘要

纸芯片被广泛应用于前列腺特异性抗原(PSA)等肿瘤标志物的免疫检测,但目前大量纸芯片仍然依赖复杂分析仪器输出定量检测信号。近年来,光热效应在生物传感尤其现场即时检测中显现出较大的应用潜力。本项目将光热效应引入到免疫检测纸芯片中,借助普鲁士蓝纳米(PB NPs)光热剂和聚(N–异丙基丙烯酰胺)—丙烯酰胺(NIPAM–AcAm)热敏水凝胶,研究了一种基于光热效应驱动的定量信号肉眼可视化PSA免疫检测芯片。主要研究包括:(1) 采用掺杂氧化石墨烯(GO)的NIPAM–AcAm水凝胶为光热响应材料,利用热成像跟踪芯片界面上的热信号,探讨了芯片界面上光热效应驱动水凝胶的相转变行为及其定量泵送染料的工作机制;(2)采用合成PB的NIPAM–AcAm水凝胶为光热传感材料,构建了一种纸芯片光热传感平台,验证了芯片界面上光热效应驱动水凝胶所释放染料的移动距离以及热成像作为定量检测信号的可行性;(3)在上述研究基础上,设计了具有夹—仓嵌入式组装结构的纸基—聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光热免疫检测芯片。将芯片(纸基底)免疫反应体系中捕获的Fe3O4 NPs转换为比色/光热双探针—PB NPs,通过简单的夹—仓嵌入式芯片组装,以芯片通道内染料的移动距离为定量检测信号,同时结合比色和热成像信号,实现了芯片上PSA免疫检测信号的肉眼可视三模式定量输出。在不依赖复杂分析仪器的情况下,该芯片对PSA的检测限(LOD)为1.4~2.8 ng/mL,低于实际前列腺癌的临床诊断阈值(4.0 ng/mL)。采用标准加样法,该芯片检测正常人血清中PSA浓度的加样回收率为90.5~105%。该项目为免疫检测纸芯片的研究提供了一种新思路,为光热效应在免疫检测纸芯片中的应用提供了理论基础和实验依据,在肿瘤标志物的现场即时检测中具有一定的应用潜力。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multiplexed tri-mode visual outputs of immunoassay signals on a clip-magazine-assembled photothermal biosensing disk
夹子杂志组装的光热生物传感盘上免疫分析信号的多重三模式视觉输出
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2020.112646
  • 发表时间:
    2020-12-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Fu, Guanglei;Li, Xiujun;Hou, Ruixia
  • 通讯作者:
    Hou, Ruixia
Spatiotemporally Controlled Multiplexed Photothermal Microfluidic Pumping under Monitoring of On-Chip Thermal Imaging
片上热成像监测下的时空控制多重光热微流体泵送
  • DOI:
    10.1021/acssensors.9b01109
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    ACS SENSORS
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Fu, Guanglei;Zhu, Yabin;Li, XiuJun
  • 通讯作者:
    Li, XiuJun
Photothermal Microfluidic Sensing Platform Using Near-Infrared Laser-Driven Multiplexed Dual-Mode Visual Quantitative Readout
使用近红外激光驱动的多路复用双模式视觉定量读出的光热微流体传感平台
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.9b04059
  • 发表时间:
    2019-10-15
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Fu, Guanglei;Zhu, Yabin;Li, Xiujun
  • 通讯作者:
    Li, Xiujun

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码