双面纳米管器件的构建及其作用下细胞间蛋白交换的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51805556
  • 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:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Exploring the intercellular proteins transferring mechanisms and techniques involving direct transferring of proteins between cells, which plays essential roles in understanding the biological mechanism of cells and pathogenesis of diseases. Nowadays the technology of transferring intracellular proteins between cells requires multi-step protein extraction and delivery. Inspired by natural intercellular protein transfer through tunneling intercellular tubular connections, in this project, a double-sided nanostraws array is proposed to fabricate and integrate with a microfluidic device to transfer intracellular proteins between different cells directly. Nanostraws is fabricated on the top and bottom surfaces of substrate by MEMES/NEMS and how to be integrated with a microfluidic device, allowing cells cultured on both top and bottom substrates. This project explores that, with optimization of nanostarws size and parameters of applied electrical field, how to apply the double-sided nanostraws coupled with electrical filed to penetrate both top and bottom cell membrane without harming cell viability. Then intracellular proteins can be extracted from the donor cells on the bottom surface and immediately driven by the electric field through the nanostraw channel and into the living cells on the top surface. This work holds great promise on improving the efficiency of directly transferring of proteins between cells by MEMES/NEMS and facilitating the development of cell to cell communication.
了解细胞间蛋白交换的机制并人工实现不同细胞间蛋白交换,对于了解细胞生物机制和疾病发作机制意义重大。现有技术对细胞导入外来蛋白需要多步骤法蛋白质提取、纯化和释放。受到自然界不同的细胞之间通过隧道纳米管转移蛋白质的启发,本项目原创性地提出利用双面纳米管-电穿孔器件的作用,实现在不同细胞间直接传递交换细胞内蛋白质。探索利用微纳加工工艺制备上下表面都具有纳米管的平面阵列,并探索其与电穿孔器件的整合。细胞分别培养在上下层纳米管表面。在不影响细胞活性的前提下,探索纳米管尺寸和外加电场条件,使得纳米管在电场的协助下能够同时穿透上下表面的细胞的细胞膜,当细胞膜破裂之后,细胞内的细胞液能够沿着纳米管内腔扩散到对面的细胞内部,从而实现上下表面的细胞间互相传递各自细胞内的蛋白分子。此技术有望通过微纳加工技术实现高效的细胞间蛋白交换,为细胞信号通讯问题提供重要支持。

结项摘要

细胞之间良好地通讯是细胞间各项活动协调有序进行的基础,探索细胞间物质交换机制的研究以及提高物质转运的效率,对于了解细胞的生物机制和疾病的发作机制意义重大。克服传统的多步法蛋白质提取释放以达到在细胞内导入外来蛋白的缺陷,本项目模拟自然界细胞间通过天然纳米隧道进行通信的方法,原创性地利用双面纳米管-电穿孔器件的作用,实现在不同细胞间直接传递交换细胞内蛋白质。本项目成功探索如何将双面纳米管阵列与电穿孔器件整合,探索细胞培养在纳米管表面的活性和行为是否被影响。探索纳米管尺寸和外加电场条件,使得纳米管在电场的协助下能够同时穿透上下表面的细胞的细胞膜,但不影响细胞的活性。探索当细胞膜破裂之后,细胞内的细胞液能够沿着纳米管内腔扩散到对面的细胞内部,从而实现上下表面的细胞间互相传递各自细胞内的蛋白分子。此技术有望实现不同细胞之间直接转移传输细胞内蛋白分子的高效方法。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Liquid-like polymer-based self-cleaning coating for effective prevention of liquid foods contaminations.
液态聚合物自洁涂层,可有效防止液态食品污染。
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2021.01.014
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Yang Chengduan;Wu Qianni;Zhong Luyu;Lyu Chenglin;He Gen;Yang Cheng;Li Xiangling;Huang Xinshuo;Hu Ning;Chen Meiwan;Hang Tian;Xie Xi
  • 通讯作者:
    Xie Xi
Smartphone-powered iontophoresis-microneedle array patch for controlled transdermal delivery.
智能手机驱动的离子电渗微针阵列贴片,用于受控透皮给药。
  • DOI:
    10.1038/s41378-020-00224-z
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Microsystems & nanoengineering
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Yang J;Li Y;Ye R;Zheng Y;Li X;Chen Y;Xie X;Jiang L
  • 通讯作者:
    Jiang L
Intracellular Delivery and Sensing System Based on Electroplated Conductive Nanostraw Arrays
基于电镀导电纳米管阵列的细胞内递送和传感系统
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b15619
  • 发表时间:
    2019-11-27
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wen, Rui;Zhang, Ai-hua;Xie, Xi
  • 通讯作者:
    Xie, Xi
Slippery Liquid-Attached Surface for Robust Biofouling Resistance
光滑的液体附着表面可实现强大的生物污垢抵抗力
  • DOI:
    10.1021/acsbiomaterials.9b01323
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Wu, Qianni;Yang, Chengduan;Xie, Xi
  • 通讯作者:
    Xie, Xi
Anomalous dispersion of bioinspired flower-like microparticles for oil/water separation
用于油/水分离的仿生花状微粒的异常分散
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab5888
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Yang Chengduan;Huang Xinshuo;Jin Quanchang;Yang Cheng;Liu Di;Li Xiangling;Zhou Lingfei;Li Jianming;Zhang Tao;Xia Dehua;Li Manrong;Xie Xi;Chen Hui-Jiuan
  • 通讯作者:
    Chen Hui-Jiuan

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其他文献

Cr、V、Ta添加剂对超粗晶和特粗晶硬质合金电化学腐蚀行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    粉末冶金材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马鋆;张立;南晴;解明伟;冯于平;雷霆
  • 通讯作者:
    雷霆

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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