基于近红外LSPR活性星形纳米金的新型多功能SERS探针构建及其在癌症诊疗中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51871246
  • 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:
    E0107.金属功能材料
  • 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

Breast cancer is the most commonly diagnosed cancer among Chinese women, and the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2, also called ERBB2) is a critical biomarker overexpressed in breast cancer, the status of which has important implications for prognosis and therapeutic decision-making of breast cancer. Considering excellent near-infrared photothermal effect from plasmonic gold nanostar and excellent specificity of Herceptin toward HER2, this proposal is to develop a novel multifunctional surface-enhanced Raman scattering (SERS) probe that is integrated with light-triggered photothermal/Herceptin dual-modal therapy for breast cancer. In this design, the SERS detection result can be used to decide if the light controllable dual modal therapy is implemented, which thus improves the controllability of therapy and reduces the side effect. First, we will develop a near-infrared multifunctional SERS probe of both photothermal therapy and Herceptin therapy, optimize the photon-to-heat conversion efficiency and investigate light controllable release of Herceptin drug, to achieve optimal synergistic therapy parameters. Then, we will investigate the cell-to-cell heterogeneity of HER2 expression in single live cells of different breast cancer cell lines, and elucidate the effect of therapy on HER2 expression. Finally, we will evaluate the in vivo detection of cancer cells and tumor, examine the dual modal therapeutic efficacy, and assess its application in intraoperative guide for removal of residual cancer cells in a breast cancer tumor xenograft mouse model. Therefore, expectedly, this proposal will provide a new avenue for early diagnosis and personalized therapy of breast cancer, which is of fundamental and applicable significance for breast cancer care.
乳腺癌是威胁中国女性健康的第一大恶性肿瘤,而HER2是乳腺癌异常表达的重要生物分子,其状态是预后判断和制定治疗方案的重要参考指标。利用星形纳米金优异的近红外光热效应和赫赛汀对HER2的特异性识别,本课题拟研制兼具光热-药物双模式治疗功能的新型表面增强拉曼散射(SERS)探针,实现乳腺癌超灵敏检测和光控双模式治疗。SERS检测结果可用来决策是否实施近红外光诱导的双模式治疗,增强治疗的可控性和减少副作用。首先,研制兼具近红外光热-赫赛汀药物双模式治疗的多功能SERS探针,优化光热转换效率和揭示赫赛汀药物光控释放动力学规律,获得双模式协同治疗优化参数。然后,研究乳腺癌活细胞HER2表达的异质性及治疗时HER2表达的动态变化规律。最后,评估多功能SERS探针对体内癌细胞和肿瘤组织的检测性能及双模式治疗疗效。本课题的完成将为乳腺癌早期检测和靶向精确治疗提供一种新思路和新技术,具有重要的实际意义。

结项摘要

乳腺癌是中国女性第一大恶性肿瘤,早期诊断和高效靶向治疗是提高乳腺癌治愈率以及改善患者治疗后生存质量的关键。本项目旨在探索面向乳腺早期诊断的高性能SERS传感技术和构建新型乳腺癌光学诊疗平台,实现乳腺癌精准分型和HER2+乳腺癌靶向治疗,以及构建乳腺癌多模态治疗可视化平台。主要研究成果包括:(1)开发了高性能近红外一区(NIR-I)多刺状Au纳米结构、近红外二区(NIR-II)框架和多孔Au-Ag结构以及NIR-II活性Au-Cu2-xSe异质结,建立了可控合成方法学,阐明了结构与表面等离激元性质的关系;(2)发展了SERS-垂直流纸基检测技术,实现外泌体蛋白多重定量剖析,从而可对乳腺癌无创诊断和分型;将深度学习和SERS检测技术结合发展了基于外泌体谱学剖析的乳腺癌分型方法,亦可对乳腺癌术后效果进行无创评估;此外,我们将机器学习与SERS结合实现了在细胞水平上乳腺癌治疗过程中HER2表达的动态连续监测;(3)开发了高性能多功能近红外SERS探针,实现了乳腺肿瘤活体SERS成像、术中微肿瘤高灵敏SERS检测以及术中实时清除,显著提高了乳腺癌治疗效果;(4)发展了高性能光学诊疗一体化平台,我们研制了一种集成NIR-II表面等离激元材料的三酶级联MOF诊疗平台,实现了光控饥饿治疗、化学动力学治疗和光热治疗高效联合乳腺癌治疗;还开发了基于Au-Cu2-xSe异质结的NIR-II光学诊疗平台,实现了单一波长光下成像指导的光热/光催化/化学动力学多模态治疗。相关研究成果在Nature Communications、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Functional Materials和Nano Letters等本领域主流学术期刊上发表学术论文26篇,其中IF>10的论文16篇,授权国家发明专利1项,培养了博士生2名,硕士生8名。完成了项目预期目标。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Degradable carrier-free metal−phenolic network theranostic agent with targeted mitochondrial damage for efficient cancer theranostics
可降解的无载体金属酚网络治疗诊断剂,具有靶向线粒体损伤,可实现有效的癌症治疗诊断
  • DOI:
    10.1021/acs.chemmater.1c02267
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Yu Wen;Junjiao Hu;Jun Liu;Ming Li
  • 通讯作者:
    Ming Li
High-Quality Dual-Plasmonic Au@Cu2-xSe Nanocrescents with Precise Cu2-xSe Domain Size Control and Tunable Optical Properties in the Second Near-Infrared Biowindow
第二近红外生物窗口中具有精确 Cu2-xSe 域尺寸控制和可调谐光学特性的高质量双等离子体 Au@Cu2-xSe 纳米新月体
  • DOI:
    10.1021/acs.chemmater.9b04100
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Beibei Shan;Yawen Zhao;Yiwen Li;Haitao Wang;Rui Chen;Ming Li
  • 通讯作者:
    Ming Li
Ultrasensitive detection of hepatotoxic microcystin production from cyanobacteria using surface-enhanced Raman scattering immunosensor
使用表面增强拉曼散射免疫传感器超灵敏检测蓝藻产生的肝毒性微囊藻毒素
  • DOI:
    10.1021/acssensors.8b01453
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Sensors
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Ming Li;Santosh Kumar Paidi;Eric Sakowski;Sarah Preheim;Ishan Barman
  • 通讯作者:
    Ishan Barman
Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) nanoprobes for ratiometric detection of cancer cells
用于癌细胞比例检测的表面增强拉曼光谱 (SERS) 纳米探针
  • DOI:
    10.1039/c8tb02828a
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Linhu Li;Mengling Liao;Yingfan Chen;Beibei Shan;Ming Li
  • 通讯作者:
    Ming Li
Artificial intelligent label-free SERS profiling of serum exosomes for breast cancer diagnosis and postoperative assessment
人工智能无标记血清外泌体 SERS 分析用于乳腺癌诊断和术后评估
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.2c02928
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Yangcenzi Xie;Xiaoming Su;Yu Wen;Chao Zheng;Ming Li
  • 通讯作者:
    Ming Li

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其他文献

無線メッシュネットワークにおける端末位置推定のためのチャネル割当方式の提案
无线网状网络中终端位置估计的信道分配方法的提出
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李明; 田頭茂明; 荒川豊; 福田晃
  • 通讯作者:
    福田晃
Optical micro-nano resonant cavity structure and fabrication method for same
光学微纳谐振腔结构及其制作方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015-03-26
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟;甘甫烷;李明;贾棋;武爱民;盛振;王曦
  • 通讯作者:
    王曦
Applications of Reconfigurable Intelligent Surface for Integrated Sensing and Communication
可重构智能表面在集成传感和通信中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
    Journal of Vacuum Science & Technology B
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    刘让 Liu;Rang;罗泓昊;罗泓昊;Luo;Honghao;李明;李明;Li
  • 通讯作者:
    Li
6-脱氧-D-古洛七碳糖氟苷的合成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    .中国海洋大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李甜甜;孙少姿;王鹏;李明
  • 通讯作者:
    李明
三维打印个体化导航模板在枕骨髁螺钉固定技术中的应用研究
  • DOI:
    10.1002/bkcs.11706
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国脊柱脊髓杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄轩;李凤宁;张帆;王琨;陈智;阳青松;党瑞山;沈洪兴;李明
  • 通讯作者:
    李明

其他文献

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李明的其他基金

微米级尘雾耦合作用力机理及其效能优化研究
  • 批准号:
    51674289
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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