基于“生化分析-代谢组学-药代动力学”整合体系的稀土纳米造影剂生物安全性评价研究

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基本信息

  • 批准号：
    21907009
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    徐晨
  • 依托单位：
    长春工业大学
  • 学科分类：
    B0701.生物体系分子探针
  • 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

With the excellent optical property, electrical property and magnetic property, rare-earth nano-contrast agents as new kinds of imaging probes have been widely used in the disease diagnosis in recent years. However, currently an effective method to comprehensively evaluate the biosafety of rare-earth nano-contrast agents is lacked. In this project, an integrated system based on “biochemical analysis-metabolomics-pharmacokinetic” will be built. The assessment of the biosafety of rare-earth nano-contrast agent will be carried out from three perspectives including the macroscopic effect of rare-earth nano-contrast agent on organism, the mechanism of action of rare-earth nano-contrast agent on organism at the metabolic level and the effect taken by organism on rare-earth nano-contrast agent. This project will provide new ideas for deeply understanding of the mechanism of action of the rare-earth nano-contrast agents in vivo and fabrication of rare-earth nano-contrast agents with high efficiency and low toxicity. It not only highlights the application value of metabolomics in the evaluation of biosafety of nanomaterials, but also contributes to the development of nanomedicine and precision medicine.
稀土纳米造影剂是近年来出现的一类新型成像探针，具有优异的光、电、磁学性质，被广泛地应用于疾病诊断中。然而目前还没有一种有效的方法可以对稀土纳米造影剂的生物安全性进行系统全面的评价。本课题拟建立一种基于“生化分析-代谢组学-药代动力学”的整合体系，从稀土纳米造影剂对机体的宏观作用、稀土纳米造影剂在代谢水平上对机体的作用机制和机体对稀土纳米造影剂的作用三个方面对稀土纳米造影剂系统地进行安全性评价。本课题的实施，为深入理解稀土纳米造影剂在生物体内的作用机制以及构筑高效低毒的稀土纳米造影剂提供了新思路，不仅突出了代谢组学在评估纳米材料生物效应中的应用价值，而且有利于推动纳米医学和精准医疗的发展。

结项摘要

随着成像技术的广泛应用，纳米造影剂的研制已成为热门的研究领域。由于纳米材料理化性质的独特性以及生物系统的复杂性，纳米造影剂的生物安全性需要被深入研究。然而目前还没有一种有效的方法可以对稀土纳米造影剂的生物安全性进行系统全面的评价。在本基金的重要支持下，我们得到了以下重要的研究成果：（1）构建了聚乙二醇（PEG）修饰的四氟化钆钠（NaGdF4）纳米粒子作为稀土纳米造影剂（PEG-NaGdF4）进行研究，考察了其理化性质及核磁成像能力，研究结果表明其具有成为MRI纳米造影剂的潜力。（2）进行了PEG-NaGdF4纳米造影剂的生化分析和药代动力学研究，研究结果表明PEG-NaGdF4纳米造影剂具有较长的半衰期，50 ug/mL的PEG-NaGdF4未引起任何明显的血液学指标和主要器官的病理变化。（3）建立基于UPLC-Q-TOF MS的代谢组学方法研究不同浓度聚乙二醇修饰四氟化钆钠纳米造影剂对大鼠代谢的影响机制，并进一步考察聚乙二醇修饰对钆基纳米造影剂生物安全性的影响机制，研究结果表明不同剂量PEG-NaGdF4纳米造影剂对大鼠各个代谢通路的相关生物功能影响不同且呈浓度依赖性，通过PEG 的修饰，能够降低钆基纳米造影剂对嘧啶和嘌呤代谢的影响及肾毒性，阐明一定剂量内PEG-NaGdF4纳米造影剂展现出良好的生物安全性。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Facile and eco-friendly fabrication of polysaccharides-based nanocomposite hydrogel for photothermal treatment of wound infection
简便环保地制备多糖基纳米复合水凝胶用于光热治疗伤口感染
  • DOI：
    10.1016/j.carbpol.2019.115565
  • 发表时间：
    2020-02-15
  • 期刊：
    CARBOHYDRATE POLYMERS
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Deng, Hongling;Yu, Zhongpeng;Xu, Chen
  • 通讯作者：
    Xu, Chen
基于代谢组学方法的聚乙二醇修饰四氟化钆钠纳米造影剂的生物安全性研究
  • DOI：
    10.19756/j.issn.0253-3820.221231
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    分析化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐晨;孙婕;朱成容;阚鸿;董凯
  • 通讯作者：
    董凯
Skin-permissible NIR-actuated hyperthermia by a photothermally responsive hydrogel membrane for the effective treatment of antibiotic-resistant bacterial infection
通过光热响应水凝胶膜进行皮肤允许的近红外驱动热疗，可有效治疗抗生素耐药性细菌感染
  • DOI：
    10.1039/d1bm01819a
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Biomaterials Science
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Zhongpeng Yu;Jie Sun;Hongling Deng;Hong Kan;Chen Xu;Kai Dong
  • 通讯作者：
    Kai Dong
Low-intensity near-infrared light-triggered spatiotemporal antibiotics release and hyperthermia by natural polysaccharide-based hybrid hydrogel for synergistic wound disinfection
天然多糖杂化水凝胶低强度近红外光触发时空抗生素释放和热疗协同伤口消毒
  • DOI：
    10.1016/j.msec.2020.111530
  • 发表时间：
    2021-01-01
  • 期刊：
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS
  • 影响因子：
    7.9
  • 作者：
    Deng, Hongling;Sun, Jie;Xu, Chen
  • 通讯作者：
    Xu, Chen

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其他文献

基于彩色对数图像处理的运动阴影检测方法
  • DOI：
    10.16208/j.issn1000-7024.2016.08.033
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    2016
  • 期刊：
    计算机工程与设计
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    --
  • 作者：
    董蓉;李勃;徐晨
  • 通讯作者：
    徐晨
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    --
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  • 作者：
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    方勇
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  • 发表时间：
    2011
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  • 作者：
    魏晓航;邓军;徐晨;苗霈;毛明明;李建军;韩军
  • 通讯作者：
    韩军

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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