石墨烯优化等离激元增强型Au/Si p-n结光电芯片在干细胞生长中的作用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51872279
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0210.无机非金属类生物材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Functionalized graphene-based nanomaterials (FGNS) are emerging two-dimensional thin-film materials in recent years. Their excellent structure, conductivity and biocompatibility are expected to be the matrix materials of the first choice for stem cell culture and tissue regeneration scaffolds. However, the currently available FGNS scaffolds have not been able to achieve the integration of micro-current and photoelectromagnetic field for cell growth, and thus can not achieve the differentiation regulation in the growth process. In this project, based on the previous research on 2D materials and high-performance photovoltaic devices, we will explore a new type of plasmonic enhancement optimized graphene optoelectronic chip based on graphene composite Si p-n junction photovoltaic materials. The surface of the p-n junction is covered with a single layer of n-type graphene to form a photoelectric gain layer by a rapid oxidation to dedusting surface state technology. The PS pellets template is precisely adjusted with an electric field and evaporated to form a plasmonic periodic Au holes array; The pellets are assembled by the small pieces of reduce graphene oxide and are biocompatible linked to serve as a substrate for cell culture. With the chip generated micro photocurrent coupling to the plasmonic enhanced polarized electromagnetic field, to achieve the purpose of regulating stem cell growth and differentiation. This research will not only have broad application prospects in the field of biology, but also provide new ideas for the research and development of new and efficient photovoltaic materials.
功能化石墨烯基纳米材料(FGNS)是近年来新兴的二维薄膜材料,具有优异的结构、导电及生物相容性,有望成为干细胞培养和组织再生工程支架的首选基质材料。但目前已有FGNS支架尚不能做到微电流和光电磁场一体化介入细胞生长,故无法实现对细胞生长的分化调控。本项目将在二维材料及高性能光伏器件前期研究基础上,探索以石墨烯复合Si p-n结光伏材料,合成新型等离激元增强型石墨烯优化光电芯片。内容包括:在p-n结迎光面通过快速氧化去表面态新工艺、覆以单层n型石墨烯形成光电增益层;以电场精密调节PS小球模板结合蒸镀Au形成等离激元周期阵列;在PS@Au小球上组装还原氧化石墨烯小片、并进行生物相容性链接,作为细胞培养基底; 用芯片产生的光致微电流与等离激元增强的极化光电磁场相耦合,达到调控干细胞生长与分化的目的。这一研究成果不仅将在生物学领域有着广泛的应用前景,也可为新型高效光伏材料的研发提供新思路。

结项摘要

针对目前国际流行的功能化石墨烯基纳米材料(FGNS)细胞支架尚不能做到微电流和光电磁场一体化介入细胞生长、故无法实现对细胞生长和分化实行人工光合效应调控这一现实,本项目提出探索以石墨烯复合Si p-n结光伏材料,合成新型等离激元增强型石墨烯优化光电芯片细胞支架。该芯片的架构和设计方案是:在p-n结迎光面通过快速氧化去表面态新工艺、覆以单层n型石墨烯(G)形成光电增益层;以电场精密调节PS小球模板结合蒸镀Au形成等离激元周期阵列;在PS@Au小球上组装还原氧化石墨烯小片、并进行生物相容性链接,作为细胞培养基底; 用芯片产生的光致微电流与等离激元增强的极化光电磁场相耦合,达到调控干细胞生长与分化的目的。执行过程中设计了两种等离激元材料强化的干细胞培养芯片Au KD/Ti/n-Si/p-Si和Au KD/G/n-Si/p-Si,用相当于AM1.5标准日光1/10至1/30强度的模拟日光照射生长干细胞的Au KD迎光面,这种人工光合效应使干细胞的生长和分化速率有3-6倍的增长。项目的实施为光电调控干细胞快速生长提供了可行性。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Polyelectrolyte-Mediated Nontoxic AgGaxIn1-xS2 QDs/Low-Density Lipoprotein Nanoprobe for Selective 3D Fluorescence Imaging of Cancer Stem Cells
聚电解质介导的无毒 AgGaxIn1-xS2 QD/低密度脂蛋白纳米探针用于癌症干细胞的选择性 3D 荧光成像
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b00121
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Song Jiangluq;Zhang Yan;Dai Yiwen;Hu Jinhang;Zhu Lixin;Xu Xiaoliang;Yu Yue;Li Huan;Yao Bo;Zhou Huixin
  • 通讯作者:
    Zhou Huixin
Potassium-Doped g-C3N4 Achieving Efficient Visible-Light-Driven CO2 Reduction
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  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.0c01151
  • 发表时间:
    2020-06-08
  • 期刊:
    ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wang, Shuhui;Zhan, Jiawei;Xu, Xiaoliang
  • 通讯作者:
    Xu, Xiaoliang
Ultrathin Conductor Enabling Efficient IR Light CO2 Reduction
超薄导体可有效减少红外光二氧化碳排放
  • DOI:
    10.1021/jacs.8b10692
  • 发表时间:
    2019-01-09
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Li, Xiaodong;Liang, Liang;Xie, Yi
  • 通讯作者:
    Xie, Yi
Metal-free porous phosphorus-doped g-C(3)N(4) photocatalyst achieving efficient synthesis of benzoin.
无金属多孔磷掺杂g-C3N4光催化剂实现安息香的高效合成
  • DOI:
    10.1039/d1ra00701g
  • 发表时间:
    2021-03-29
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Li Y;Wang S;Wu J;Wang Q;Ma C;Jiang D;Hu W;Zhu L;Xu X
  • 通讯作者:
    Xu X
Ultrathin MoS2 nanosheets for high-performance photoelectrochemical applications via plasmonic coupling with Au nanocrystals
通过与 Au 纳米晶体的等离子体耦合实现高性能光电化学应用的超薄 MoS2 纳米片
  • DOI:
    10.1039/c8nr10320h
  • 发表时间:
    2019-04-28
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Ali, Asad;Mangrio, Farhana Akbar;Zhu, Lixin
  • 通讯作者:
    Zhu, Lixin

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其他文献

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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    许小亮
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    许小亮
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电解合成银纳米粒子增强 CdSe 量子点的发光
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    刘玲;许小亮;尹乃强;等
  • 通讯作者:

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

        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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