基于微流控生物传感技术的多种特殊病原体现场快速一体化检测

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81871738
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2606.检验医学研究新技术与新方法
  • 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

Rapid detection of infectious disease is of great importance for the scientific control and prevention of epidemic. Nowadays, fulminating infectious disease epidemics break out frequently to significantly threaten on the health of human being. However, current detecting techniques have many limitations such as complicated protocol, high false positive rate, bulky instrumentation, and difficulties in multiplexed detection in field. Based on our previous work, we propose an integrating assay method for the field and multiplexed detection of fulminating infectious diseases. Detection targets are focused on the pathogens of fulminating infectious diseases including Ebola, Lassa fever, Marburg hemorrhagic fever, Rift valley fever, yellow fever and so on. In this project, we utilize technical principles of biochemistry, material chemistry, molecular biology and some other interdisciplines. The superparamagetic nanoparticles are used in the pretreatment of complicated samples, and the electrochemistry biosensor is used to detect the nucleic acid production of direct amplification from RNA. Then, we assemble the above nanomaterials and biosensors on micro-fluidic chip to form a synergistic detection system. Finally, an integrating detection system based the above synergistic assay method and portable equipment will be fabricated for field and multiplexed detection of fulminating infectious disease. It integrates the procedures of nucleic acid extraction, isothermal amplication, sensor detection and signal output into a portable detection platform. With the advantage of convenience, multiplex, high efficiency and sensitivity, the integrating detection system will be suitable for the field and multiplexed detection of fulminating infectious diseases, which will provide technical support for the timely and effective control of such infectious diseases.
传染病快速检测对于疫情的科学防控具有重要意义。本课题立足于烈性传染病疫情频发,严重危害人类健康的现实背景,针对现有检测技术存在操作步骤冗繁、常规DNA等温扩增假阳性率高、检测仪器不易携带,在现场条件下难以多病原检测的问题;在原有工作基础上,以埃博拉、拉沙热、马尔堡出血热、裂谷热和黄热病等烈性传染病病原体为检测对象,综合运用生物化学、材料化学、分子生物学等交叉学科技术原理,通过合成超顺磁性纳米新材料用于样本快速前处理,研发电化学生物传感检测模块用于病原体RNA直接等温扩增结果快速判读,研究检测过程各单元操作在微流控芯片的系统集成和协同效应;研制可在现场条件快速筛查多种烈性病原体的检测新技术和便携设备,具备“核酸提取-等温扩增-传感检测-信号输出”的一体化检测功能,具有快速、灵敏、多通道、操作简单等优点;实现多种重要烈性传染病病原体的现场快速筛查,为此类传染病的及时有效防控提供技术支持。

结项摘要

传染病现场快速检测对于疫情的科学及时防控具有重要意义。除了新型冠状病毒疫情,埃博拉、猴痘等非洲地区的传染病频发并不断外溢,严重危害全球人类健康,亟需发展现场适用的检测技术设备。本项目综合运用纳米材料、生物传感、微流控芯片等交叉学科技术,分别构建了基于假病毒载体的病原体核酸检测参考品及模拟样本,建立了基于单分散纳米磁珠的现场快速前处理方法;根据待检测病原基因组特点,设计了等温扩增引物和探针并优化了检测反应条件,建立了传染病病原体核酸等温扩增方法和生物传感检测技术;将各个单元操作兼容整合到10通道微流控芯片上,构建微流控一体化检测设备以及配套检测试剂,并研制便携式微流控多重病原检测箱,实现了埃博拉、马尔堡、猴痘等非洲地区传染病以及新冠、流感等呼吸道传染病病毒的现场快速检测,模拟或临床样本实验结果表现出很高的特异性和准确性,检测限达到10-1000拷贝/mL,优于荧光定量PCR法。建立了基于丝网印刷电极的多通道电化学生物传感检测技术,并构建了流动相倏逝波光纤生物传感检测系统,实现了新冠病毒和甲型流感病毒的现场检测;基于集成化的设计和光纤传感实现了低成本的自动化检测,灵敏度和特异性均优于商业化的ELISA和胶体金试纸,对SARS-CoV-2奥密克戎临床样本的特异性和灵敏度分别达到100%和94%,整个检测过程仅需10分钟。该传感检测设备尺寸小巧、操作简单、传感界面可再生,有望用于传染病现场快速筛查,有助于资源有限地区的疫情应急防控。总之,本项目研发的基于微流控纳米生物传感技术的便携式传染病检测技术和设备,具有灵敏、简便、适合现场的优势,并在疫情处置现场获得应用,显著提高了疫情防控的时效性和准确性。

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(2)
Multichannel Immunosensor Platform for the Rapid Detection of SARS-CoV-2 and Influenza A(H1N1) Virus
用于快速检测 SARS-CoV-2 和甲型 H1N1 流感病毒的多通道免疫传感器平台
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c05770
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Jianyong Li;Rui Lin;Yi Yang;Rongtao Zhao;Shiping Song;Yi Zhou;Jiye Shi;Lihua Wang;Hongbin Song;Rongzhang Hao
  • 通讯作者:
    Rongzhang Hao
Rapid and universal detection of SARS‐CoV‐2 and influenza A virus using a reusable dual‐channel optic fiber immunosensor
使用可重复使用的双通道光纤免疫传感器快速、通用地检测 SARS-CoV-2 和甲型流感病毒
  • DOI:
    10.1177/0954008315612140
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Medical Virology
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Yi Yang;Rongtao Zhao;Yule Wang;Dan Song;Bo Jiang;Xudong Guo;Wanying Liu;Feng Long;Hongbin Song;Rongzhang Hao
  • 通讯作者:
    Rongzhang Hao
Structural and positional impact on DNAzyme-based electrochemical sensors for metal ions
对基于 DNAzyme 的金属离子电化学传感器的结构和位置影响
  • DOI:
    10.1016/j.nano.2019.102035
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xudong Guo;Min Li;Rongtao Zhao;Yi Yang;Ruili Wang;Feng Wu;Leili Jia;Yuxi Zhang;Lihua Wang;Zhibei Qu;Fei Wang;Ying Zhu;Rongzhang Hao;Xueli Zhang;Hongbin Song
  • 通讯作者:
    Hongbin Song
Ultrasensitive multichannel immunochromatographic assay for rapid detection of foodborne bacteria based on two-dimensional film-like SERS labels
基于二维膜状 SERS 标签的超灵敏多通道免疫层析快速检测食源性细菌
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2022.129347
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Wanzhu Shen;Chaoguang Wang;Shuai Zheng;Bo Jiang;Jiaxuan Li;Yuanfeng Pang;Chongwen Wang;Rongzhang Hao;Rui Xiao
  • 通讯作者:
    Rui Xiao

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其他文献

负载万古霉素的纳米复合材料的合成及其抗胞内菌效果评价
  • DOI:
    10.13704/j.cnki.jyyx.2020.12.002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    解放军预防医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    庄冬生;吴枫;刘婉莹;王玉乐;宋宏彬;郝荣章;赵荣涛;孙岩松
  • 通讯作者:
    孙岩松
用于食品安全快速检测的微流控技术研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    解放军预防医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝荣章;张霞;孙中杰;张春宇;王立贵;袁正泉;霍东辉;宋宏彬
  • 通讯作者:
    宋宏彬
石墨烯基纳米复合材料抗菌及清除耐药基因作用的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国消毒学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴枫;庄冬生;刘婉莹;王玉乐;宋宏彬;郝荣章;赵荣涛;孙岩松
  • 通讯作者:
    孙岩松
用于食品安全快速检测的微流控技术研究进展
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    解放军预防医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝荣章;张霞;孙中杰;张春宇;王立贵;袁正泉;霍东辉;宋宏彬
  • 通讯作者:
    宋宏彬
应用电化学免疫传感器快速检测甲型H1N1流感病毒
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    解放军预防医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林睿;董世彪;孙中杰;刘雪林;张传福;郝荣章;宋宏彬
  • 通讯作者:
    宋宏彬

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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