多功能纳米传感器的构筑及可特异性识别/检测/光热疗金黄色葡萄球菌的行为机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61705020
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    韩东来
  • 依托单位：
    长春理工大学
  • 学科分类：
    F0516.交叉学科中的光学问题
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Staphylococcus aureus is one of the pathogens of human bacterial infection and major diseases. It is of great significance to realize the rapid identification/Raman detection/photothermic inactivation of the Staphylococcus aureus for protecting human health. This project aims to build recyclable FAM-Apt-Fe3O4@Au nano-sensor by coupling surface enhanced Raman technology and localized plasmon resonance photothermal therapy technology, explore the performance of specific identification/Raman detection/photothermic inactivation of Staphylococcus aureus, and reveal the relevant physical and chemical mechanisms. The specific contents include: Optimizing the structure and surface properties of Fe3O4@Au core-shell structure; Constructing the FAM-Apt-Fe3O4@Au sensor to realize the specific identification of Staphylococcus aureus and discussing the recognizing mechanism; Using surface-enhanced Raman technology to explore the limit of detection and reveal the detection mechanism; Using localized plasma resonance technique to inactivate the Staphylococcus aureus, and revealing NIR light response mechanism by adjusting the Au shell thickness. The research results will provide a new idea for the design of magneto-optical sensors which can identify, detect and inactivate pathogenic bacteria simultaneously.
金黄色葡萄球菌是人类细菌感染和重大疾病的病原体之一，同步实现对其快速识别/检测/光热疗灭活对保护人类健康具有重大意义。本项目拟耦合表面增强拉曼检测技术和局域等离子体共振光热疗技术构建可回收利用型FAM-Apt-Fe3O4@Au纳米传感器，探究其特异性识别/拉曼检测/光热疗灭活金黄色葡萄球菌的性能，并揭示相关物理化学机制。具体内容包括：制备Fe3O4@Au核壳结构，优化其结构及表面性能；构建FAM-Apt-Fe3O4@Au传感器，实现对金黄色葡萄球菌的特异性识别并探索相关机制；利用表面增强拉曼技术进行检测，探索检测极限，揭示检测机制；利用局域等离子体共振技术，对金黄色葡萄球菌进行光热疗快速灭活，并通过调节Au壳厚度，揭示NIR光响应机制。该研究成果将为设计集识别、检测、灭活致病菌于一体的磁光功能传感器提供新思路。

结项摘要

金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S. aureus）可引起各种严重疾病，如脓肿，肺炎，脑膜炎，心内膜炎和败血症等，对S. aureus进行高灵敏度的特异性快速检测、富集/分离以及有效灭活对保护人类健康具有重要意义。本项目合成了Fe3O4@Au-Apt复合结构体系，并以其作为表面增强拉曼（Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS）基底，对S. aureus进行SERS检测和光热疗灭活。主要研究成果如下：一、成功制备了尺寸小于100 nm的Fe3O4磁性纳米颗粒，并在Fe3O4表面通过PEI-DTC的改性，利用种子沉积法和种子生长法探索了Fe3O4@Au核壳纳米复合结构的合成工艺。二、通过在Fe3O4@Au表面上修饰适配体（Aptamer, Apt），探索具有特异性识别S. aureus能力的Fe3O4@Au-Apt纳米复合材料的合成工艺。三、利用Fe3O4@Au-Apt纳米复合材料实现了对S. aureus的富集/分离和SERS检测，研究基底材料的SERS增强机理以及特异性识别机制。四、利用Fe3O4@Au-Apt纳米复合材料对不同浓度的S. aureus进行SERS检测，探索了该材料对S. aureus的极限检出浓度。五、利用Fe3O4@Au-Apt纳米复合材料对S. aureus进行光热疗灭活，建立了有效光热疗灭活S. aureus的方案。由此可见，本项目不仅拓展了磁性材料的应用、扩大了SERS基底材料的种类、实现了将物理、化学、材料、生物等多学科的交叉，并且也有助于促进SERS技术/光热疗技术在检测/灭活S. aureus甚至其他有害微生物的应用和发展。

项目成果

期刊论文数量（19）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Hot-Carrier Injection Antennas with Hemispherical AgOx@Ag Architecture for Boosting the Efficiency of Perovskite Solar Cells
具有半球形 AgOx@Ag 架构的热载流子注入天线可提高钙钛矿太阳能电池的效率
  • DOI：
    10.1021/acsami.0c11250
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Du Jinyue;Zhang Yuhong;Yang Meifang;Han Donglai;Fan Lin;Sui Yingrui;Yang Jinghai;Yang Lili;Wang Fengyou
  • 通讯作者：
    Wang Fengyou
Highly Efficient, Low-Cost, and Magnetically Recoverable FePt⁻Ag Nanocatalysts: Towards Green Reduction of Organic Dyes.
高效、低成本、可磁恢复的 FePt-Ag 纳米催化剂：迈向有机染料的绿色还原
  • DOI：
    10.3390/nano8050329
  • 发表时间：
    2018-05-14
  • 期刊：
    Nanomaterials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Liu Y;Zhang Y;Kou Q;Chen Y;Sun Y;Han D;Wang D;Lu Z;Chen L;Yang J;Xing SG
  • 通讯作者：
    Xing SG
Influences of Different Surfactants on the Performance of Fe3O4 Nanoparticles for the Removal of Cr(VI) Ions from Waste Water
不同表面活性剂对纳米Fe3O4颗粒去除废水中Cr(VI)离子性能的影响
  • DOI：
    10.1166/nnl.2017.2529
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Nanoscience and Nanotechnology Letters
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Han Donglai;Duan Qian;Liu Quansheng;Si Zhenjun;Zuo Qinghui;Yang Jinghai
  • 通讯作者：
    Yang Jinghai
Detect, remove and re-use: Sensing and degradation pesticides via 3D tilted ZMRs/Ag arrays
检测、去除和再利用：通过 3D 倾斜 ZMR/Ag 阵列感应和降解农药
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2020.122222
  • 发表时间：
    2020-06-05
  • 期刊：
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Quan, Yingnan;Yao, Jiacheng;Gao, Ming
  • 通讯作者：
    Gao, Ming
Facile synthesis of Fe3O4@Au core-shell nanocomposite as a recyclable magnetic surface enhanced Raman scattering substrate for thiram detection
轻松合成 Fe3O4@Au 核壳纳米复合材料作为可回收的磁性表面增强拉曼散射基质，用于福美双检测
  • DOI：
    10.1088/1361-6528/ab3a84
  • 发表时间：
    2019-11-15
  • 期刊：
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Han, Donglai;Li, Boxun;Duan, Qian
  • 通讯作者：
    Duan, Qian

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其他文献

Multifunctional zinc-based hollow nanoplatforms as a smart pH-responsive drug delivery system to enhance in vivo tumor-inhibition efficacy
多功能锌基中空纳米平台作为智能pH响应药物递送系统，增强体内肿瘤抑制功效
  • DOI：
    10.1016/j.matdes.2017.11.004
  • 发表时间：
    2018-02
  • 期刊：
    Materials and Design
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    杨景海;高飞;韩东来;杨丽丽;孔祥旺;魏茂彬;曹健;刘惠莲;吴志涛;潘国宇
  • 通讯作者：
    潘国宇

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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