三维纸芯片细胞微环境下的弗林蛋白酶活性原位分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21904047
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0402.电分析化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In vitro studies of cells play a significant role in revealing life phenomena, disease prevention, drug screening, etc. In this project, by simulating three-dimensional culture of tumor cells under closing to real in vivo microenvironment on paper chip, in situ accurate analysis of high expression furin activity during tumor progression will be achieved. The simple superposition of cellulose paper in the polydimethylsiloxane culture tank completes the conversion of the two-dimensional and three-dimensional configuration of the chip, simulating the in vitro generation and transformation of the stereoscopic tumor tissue. Then the different issue between the conventional cell culture mode and the real environment of the human body could be solved. Adhesive factors are coated on paper materials to construct a hydrogel network scaffold that could fix, protect and nourishe the implanted cells, and weaken the damage of the external environment, realizing the three-dimensional culture of cells under the condition of reproducible in the microenvironment. By covalently immobilizing the amino acid recognition sequence labeled with electroluminescent reagent and the resonance energy transfer group, an electroluminescence detection platform based on a three-dimensional paper-based flexible sensing interface is fabricated. Through the transformation of paper chip configuration from three-dimensional to two-dimensional, in situ sensitive analysis of furin activity from breast cancer cell in simulated environment was realized by employing furin to identify and cut specific amino acid sequences. With the controllable splitting of superimposed paper, the “slice” and “biopsy” of tumor tissue could be completed, which lays a certain theoretical and technical basis for the diagnosis, treatment and prognosis of tumor diseases.
细胞的体外研究在揭示生命现象、疾病防治、药物筛选等研究中起着重要作用,本项目在纸芯片上模拟接近真实在体微环境条件的肿瘤细胞三维培养,实现对肿瘤进展过程高表达弗林蛋白酶活性原位精准分析。利用纤维纸在聚二甲基硅氧烷培养池中的叠加完成细胞培养模型二维与三维构型的互换,模拟立体肿瘤组织的体外生成转化,解决常规细胞培养模式与人体真实环境的差异问题;引入黏附因子包被纸材料,构筑对种植细胞起固定、保护和营养作用的水凝胶网络支架,实现在体微环境重现细胞的三维生长;共价固载标记电致发光试剂和共振能量转移基团的氨基酸识别序列,构建基于三维纸基柔性传感界面的电致发光检测平台;通过纸芯片三维构型到二维的转换,利用弗林蛋白酶对特定氨基酸序列的识别剪切,实现仿真环境下乳腺癌细胞弗林蛋白酶活性的原位灵敏分析;借助叠加纸的可控拆分完成肿瘤组织“切片”与“活检”,为肿瘤疾病诊断、治疗和预后奠定一定的理论与技术基础。

结项摘要

针对重大疾病对无创伤、低成本、易推广筛查手段的需求,本项目将电化学发光、光致电化学技术引入纸基微流控芯片建立了低成本、多功能纸基传感平台。采用种子原位生长、无电沉积等方法制备了高性能纸基铜电极,降低制备成本的同时提高了电极的导电性;制备纸基功能纳米材料,构筑高效识别且局域空间内可发挥多功能的协同纳米界面;利用纳米材料类酶特性、光电转换特性实现传感信号方法,结合DNA步行马达等分子生物学技术提高传感平台的灵敏度;开展卟啉/苝酰亚胺类有机大环半导体材料的可控性制备方法学研究及其在气体传感器件方面的应用,实现了对气体分子的灵敏响应以及电信号的高效传输;将塑料封装技术与纸基微流控器件相结合,开发了全密封的纸基电化学发光传感器,保持传感器件微型化的同时有效避免了环境中氧气的干扰,成功实现了对肿瘤标志蛋白、核酸的灵敏检测,为重大疾病的早期筛查与预后评价提供了新策略,为无创和可穿戴医疗诊断设备的开发提供了新方法。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(9)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
DNAzyme-Triggered Visual and Ratiometric Electrochemiluminescence Dual-Readout Assay for Pb(II) Based on an Assembled Paper Device
基于组装纸装置的 DNAzyme 触发视觉和比例电化学发光双读数测定 Pb(II)
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.9b05343
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yan Zhang;Jinmeng Xu;Shuang Zhou;Lin Zhu;Xue Lv;Jing Zhang;Lina Zhang;Peihua Zhu;Jinghua Yu
  • 通讯作者:
    Jinghua Yu
Photothermal-Reagent-Triggered Visual Thermoresponsive and Quantized Photoelectrochemical Dual-Signal Assay
光热试剂触发的视觉热响应和量化光电化学双信号分析
  • DOI:
    10.1021/acssensors.2c01162
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ACS Sensors
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Lin Li;Hongmei Yang;Li Li;Xiaoran Tan;Shenguang Ge;Lina Zhang;Jinghua Yu;Yan Zhang
  • 通讯作者:
    Yan Zhang
Non-covalent interaction-driven self-assembly of perylene diimide on rGO for room-temperature sensing of triethylamine with enhanced immunity to humidity
非共价相互作用驱动的苝二酰亚胺在rGO上的自组装用于三乙胺的室温传感并增强对湿度的免疫力
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.123397
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Shanshan Li;Chuanrui Zhao;Shuang Zhou;Yan Zhang;Peihua Zhu;Jinghua Yu
  • 通讯作者:
    Jinghua Yu
3D synergistical rGO/Eu(TPyP)(Pc) hybrid aerogel for high-performance NO2 gas sensor with enhanced immunity to humidity
用于高性能 NO2 气体传感器的 3D 协同 rGO/Eu(TPyP)(Pc) 混合气凝胶,具有增强的抗湿性
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2019.121426
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Peihua Zhu;Shanshan Li;Chuanrui Zhao;Yan Zhang;Jinghua Yu
  • 通讯作者:
    Jinghua Yu
Ratiometric electrochemiluminescence lab-on-paper device for DNA methylation determination based on highly conductive copper paper electrode
基于高导电铜纸电极的比率电化学发光纸上实验室装置用于 DNA 甲基化测定
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2022.114522
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Biosensors and Bioelectronics
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Xue Lv;Lin Zhu;Yumeng Rong;Huihui Shi;Lina Zhang;Jinghua Yu;Yan Zhang
  • 通讯作者:
    Yan Zhang

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其他文献

弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.201048
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    胡祺;付立军;马凡;纪锋;张彦;王光宇
  • 通讯作者:
    王光宇
慢性应激大鼠抑郁模型心肌纤维化改变及场电位变化的研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华精神科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘政疆;张彦;侯月梅;冯艳;孙娟
  • 通讯作者:
    孙娟
基因芯片研究苦参碱对人红白血病
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华实用中西医杂志,2004,4(17):1948-1950.
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘小珊;蒋纪恺;张彦;何於娟
  • 通讯作者:
    何於娟
SDF-1和fucoidan涂层的抗凝血及促细胞生长研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    重庆医科大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张彦;薛国能;王艳;赵安莎;叶长荣;苏红
  • 通讯作者:
    苏红
桥丝式电点火头发火能量的输出形式
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    火工品
  • 影响因子:
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  • 作者:
    韩体飞;邬敦杰;张晔;张彦
  • 通讯作者:
    张彦

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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