食源多酚影响食品中无机工程纳米粒子细胞毒性的结构-效力关系及机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31701613
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    谢轶羲
  • 依托单位：
    湘潭大学
  • 学科分类：
    C2004.食品组分与营养
  • 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

Interaction between engineering nanoparticles (ENPs) and nutrients as well as bioactive molecules in food has become a hot topic in the field of the safety assessment of ENPs, and dietary polyphenols have also attracted many interests from researchers for various human health beneficial bioactivities. Since the existing results on the effects of polyphenols on the cytotoxicity of ENPs are not sufficient and the mechanisms are also unclear, the project plans to study the effects of dietary polyphenols on the cytotoxicity of ENPs, using the theory of food nutriology and nanotoxicology as guidance. Firstly, the interactions between typical inorganic ENPs in food and dietary polyphenols (mainly flavonoids) will be investigated by using multi-spectrum methods, electrochemical characterization, and mass spectrometry. Then, the structure-activity relationship for the effects of polyphenols on NPs induced cytotoxicity will be studied in-depth, combined with the in vitro cytotoxicity test. Finally, the typical mechanism underlying the effects of polyphenols on ENPs induced cytotoxicity will be elucidated by probing the connections between the effects of polyphenols on ENPs induced cytotoxicity and their bioactivities such as antioxidant activity. With the completion of the project, it will be revealed that the general rules of polyphenols influencing the cytotoxicity of typical inorganic ENPs. Besides, it also will bring about new knowledge on the biological activity of polyphenols, and new method and theory for comprehensive safety assessment of ENPs, as well as new thoughts for the design, development and safe applications of functional nanomaterials in food.
食品营养成分及活性分子与食品中工程纳米粒子（ENPs）相互作用已成为ENPs生物安全性研究领域的热点，而食源多酚也因其有益于人体的多种生物活性而受到了广泛关注。针对当前多酚影响ENPs细胞毒性的研究不充分且机理尚不明确的问题，本项目拟以食品营养学及纳米毒理学理论为指导，采用多种光谱、电化学、质谱等表征手段研究食源多酚（以黄酮类化合物为主）与食品中常见典型无机ENPs之间的相互作用，结合细胞毒性实验深入研究多酚小分子影响ENPs细胞毒性的结构-效力关系，探索多酚抗氧化等生物活性与多酚影响ENPs细胞毒性之间的内在联系，阐明多酚影响ENPs细胞毒性的典型机理和机制。项目的完成将揭示多酚影响食品中典型无机ENPs细胞毒性的一般规律，深化对食源多酚生物活性的新认识，为更全面有效地评价食品用ENPs的生物安全性提供方法及理论参考，也将为新型食品用功能纳米材料的设计、开发以及合理安全应用提供新的思路。

结项摘要

食品营养成分及活性分子与食品中工程纳米粒子(ENPs)相互作用已成为ENPs食品研究领域的热点，而食源多酚也因其生物活性而受到了广泛关注。本项目通过结构-活性的比较研究揭示了多酚结构与其影响ENPs毒性表现之间的关系；通过考察多酚对NPs物理化学性质的改变研究了多酚与典型ENPs(ZnO、TiO2NPs)的相互作用模式，并从信号通路的角度研究了其生物效应机制。具体成果包括：1、证明了多酚能够抑制ZnONPs对Caco-2细胞的毒性，并且自身毒性可以忽略，但个别多酚增强ZnONPs毒性；多酚结构对抑制活性有显著影响，羟基取代基位置比取代基数量对抑制活性更重要；多酚通过稳定ZnONPs，减少锌离子释放，从而抑制ZnONPs细胞毒性；明确了多酚抗氧化活性与其抑制ZnONPs毒性能力间无明显相关性。2、揭示了3-羟基黄酮通过影响ZnONPs稳定性，增强细胞对ZnONPs的吸收，促进锌离子释放，提高细胞内活性氧浓度从而增加ZnONPs细胞毒性的机制。同时，3-羟基黄酮能够抑制ZnONPs引发的内质网应激相关基因的过表达，而又显著促进细胞凋亡相关基因的表达，最终增强了ZnONPs的细胞毒性。3、证明了杨梅素抑制ZnONPs细胞毒性的主要机制不在于改变ZnONPs理化性质及抑制其吸收，而在于调节细胞凋亡-内质网应激信号通路。4、证明了花青素抑制二氧化钛NPs细胞毒性的作用，揭示了花青素结构对抑制活性的显著影响，明确了花青素抗氧化活性与其抑制NPs毒性能力间无明显相关性，而花青素与NPs相互作用强度影响NPs的细胞内化过程。上述研究成果揭示了多酚影响食品中典型无机ENPs细胞毒性的一般规律，深化了对食源多酚生物活性的认识，能为更全面有效地评价食品用ENPs的安全性提供方法及理论参考，也为新型食品用ENPs的设计、开发以及合理安全应用提供新的思路。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Stimuli-enabled switch-like paracetamol electrochemical sensor based on thermosensitive polymer and MWCNTs-GQDs composite nanomaterial
基于热敏聚合物和MWCNTs-GQDs复合纳米材料的刺激开关式扑热息痛电化学传感器
  • DOI：
    10.1039/c8nr09434a
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Nanoscale
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Pengcheng Zhao;Meijun Ni;Chao Chen;Zhidu Zhou;Xiping Li;Chun-Yan Li;Yixi Xie;Junjie Fei
  • 通讯作者：
    Junjie Fei
A novel thermo-controlled acetaminophen electrochemical sensor based on carboxylated multi-walled carbon nanotubes and thermosensitive polymer
基于羧化多壁碳纳米管和热敏聚合物的新型温控对乙酰氨基酚电化学传感器
  • DOI：
    10.1016/j.diamond.2020.107877
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Diamond and Related Materials
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Ni Meijun;Xu Yiting;Wang Chenxi;Zhao Pengcheng;Yang Pingping;Chen Chao;Zheng Kang;Wang Hui;Sun Xiaoqian;Li Chunyan;Xie Yixi;Fei Junjie
  • 通讯作者：
    Fei Junjie
Toxicity of combined exposure of ZnO nanoparticles (NPs) and myricetin to Caco-2 cells: changes of NP colloidal aspects, NP internalization and the apoptosis-endoplasmic reticulum stress pathway
ZnO纳米粒子（NPs）和杨梅素联合暴露对Caco-2细胞的毒性：NP胶体方面的变化、NP内化和凋亡-内质网应激途径
  • DOI：
    10.1039/c9tx00127a
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Toxicology Research
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Wu Chaohua;Luo Yunfeng;Liu Liangliang;Xie Yixi;Cao Yi
  • 通讯作者：
    Cao Yi
Chemical Structures of Polyphenols That Critically Influence the Toxicity of ZnO Nanoparticles
严重影响 ZnO 纳米颗粒毒性的多酚化学结构
  • DOI：
    10.1021/acs.jafc.8b00368
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Zhang Cao;Li Yining;Liu Liangliang;Gong Yu;Xie Yixi;Cao Yi
  • 通讯作者：
    Cao Yi
Ultra-sensitive amperometric determination of quercetin by using a glassy carbon electrode modified with a nanocomposite prepared from aminated graphene quantum dots, thiolated β-cyclodextrin and gold nanoparticles
使用由胺化石墨烯量子点、硫醇化β-环糊精和金纳米粒子制备的纳米复合材料修饰的玻碳电极，超灵敏电流法测定槲皮素
  • DOI：
    10.1007/s00604-019-4106-1
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Microchimica Acta
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Zhou Zhidu;Zhao Pengcheng;Wang Chenxi;Yang Pingping;Xie Yixi;Fei Junjie
  • 通讯作者：
    Fei Junjie

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基于MOFs衍生碳材料/环糊精有序结构复合材料的酚类污染物电化学传感器研究
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    面上项目

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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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