基于空间分辨的光电化学生物传感新方法及肿瘤标志物多元分析研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21874115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 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

Photoelectrochemical (PEC) biosensing technique has attracted great attentions because of its superior merits such as high sensitivity, simple instruments, and easier to miniaturization. However, the PEC biosensing methods based on the single signal response mode limit its capability in multiplex analysis. In addition, the sensitivity and selectivity of the PEC bioassay still need to be improved. The objective of this project is to construct the spatial-resolved PEC biosensing platform for the sensitive and multiplexed detection of tumor markers. The spatial-resolved electrode array was used for the construction of the platform. Notable metal-graphite-like carbon nitride (g-C3N4)-based heterojunctions with good stability and high photoelectric conversion efficiency were used as the matrix of the photoelectrode. The detection sensitivity of the method would be improved by using the amplification protocols such as redox cycling, energy transfer. The main contents of this project are as follows: (1) The synthesis of notable metal-g-C3N4-based ternary heterojunctions with high photoelectric conversion efficiency and good stability; The exploration of the mechanism and efficiency of the PEC enhancement; (2) The design and assembly of spatial-resolved electrode array and the construction of the PEC sensing platform; (3) The study of the sensitivity enhancement using the techniques such as redox cycling and energy transfer; (4) The application of the method for sensitive and multiplexed detection of multiple tumor markers and the early diagnosis of tumors. The proposed project would provide a novel strategy for the sensitive, multiplexed detection, and diagnosis of tumor.
光电化学(PEC)检测由于灵敏度高、装置简单、易于微型化等优点备受关注,近年来进展迅速。然而,目前的PEC检测主要是基于单信号响应模式,方法的多元分析能力受到限制。此外,PEC体系的灵敏度和选择性也还有待进一步提升。本项目拟将空间分辨技术引入PEC体系,利用贵金属-碳化氮基三元异质结纳米材料的诸多优点,结合氧化还原循环等信号放大技术和适配体、抗体的高特异性,构建空间分辨型PEC生物传感新平台及肿瘤标志物灵敏、多元检测新方法。主要内容有:(1)合成高光电转换效率、高稳定性贵金属-碳化氮基三元异质结纳米材料,探索光电信号增强作用机制;(2)设计、组装空间分辨型电极阵列并构建光电传感平台;(3)利用氧化还原循环等信号放大策略提高灵敏度;(4)将发展的新方法应用于肿瘤标志物的高灵敏、多元检测及早期诊断。本项目将为复杂生物样品的灵敏、多元检测及肿瘤诊断提供新技术和新方法,具有重要科学意义和应用价值。

结项摘要

光电化学(PEC)检测由于灵敏度高、装置简单、易于微型化等优点备受关注,近年来进 展迅速。然而,目前的PEC检测主要是基于单信号响应模式,方法的多元分析能力受到限制。此外,PEC体系的灵敏度和选择性也还有待进一步提升。基于此,项目合成了一系列具有高光电转换效率、高稳定性的二元、三元异质结纳米材料,并对其构效关系进行了系列表征,对异质结构电荷传输机制进行了探索;将空间分辨技术、电位分辨技术、自供能传感平台和劈裂式检测模式有效结合,利用异质结纳米材料和生物识别元素构建了光电传感界面;研究了CC氧化还原循环、光生空穴诱导的CC氧化还原循环等信号放大策略在PEC体系中的适用性,并对光电体系中氧化还原机制进行了探索,将能量转移、酶放大策略等信号放大策略与生物识别元件相结合,提高灵敏度,并开展了传感界面探针分子与靶分子结合研究;项目的成功实施为肿瘤标志物、心肌标志物等疾病标志物的高灵敏、多元、准确PEC检测提供了新方法和新技术。项目已经完成了计划内容,项目执行期内在Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、Chemical Communications、Sensors and Actuators B、Analytica Chimica Acta、Analyst等国际SCI期刊上发表论文34篇(其中1区论文9篇,二区论文12篇),出版专著1部,授权国家发明专利1件。. 项目的开展为复杂生物样品的灵敏、多元检测及肿瘤、心肌疾病诊断提供了新技术和新方法,具有重要科学意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(34)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Copper ion modified graphitic C3N4 nanosheets enhanced luminol-H2O2 chemiluminescence system: Toward highly selective and sensitive bioassay of H2S in human plasma
铜离子修饰石墨C3N4纳米片增强鲁米诺-H2O2化学发光系统:实现人血浆中H2S的高选择性和灵敏生物测定
  • DOI:
    10.1016/j.saa.2020.118040
  • 发表时间:
    2020-04-05
  • 期刊:
    SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Cao, Jun-Tao;Zhang, Wen-Sheng;Liu, Yan-Ming
  • 通讯作者:
    Liu, Yan-Ming
Label-free electrochemiluminescent (ECL) determination of mercury (II) based upon the cation exchange reaction with cadmium sulfide CdS nanowires
基于硫化镉 CdS 纳米线的阳离子交换反应的无标记电化学发光 (ECL) 测定汞 (II)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Analytical Letters
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Jin-Xin Ma;Yu-Ling Wang;Chen Chen;Jun-Tao Cao;Yan-Ming Liu
  • 通讯作者:
    Yan-Ming Liu
A novel photoelectrochemical strategy for lead ion detection based on CdSe quantum dots co-sensitized ZnO-CdS nanostructure
基于CdSe量子点共敏化ZnO-CdS纳米结构的铅离子检测的新型光电化学策略
  • DOI:
    10.1016/j.jelechem.2020.114828
  • 发表时间:
    2021-01-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Cao, Jun-Tao;Liao, Xiao-Jing;Liu, Yan-Ming
  • 通讯作者:
    Liu, Yan-Ming
Electrochemiluminescence energy resonance transfer in 2D/2D heterostructured g-C3N4/MnO2 for glutathione detection
用于谷胱甘肽检测的 2D/2D 异质结构 g-C3N4/MnO2 中的电化学发光能量共振转移
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2019.01.010
  • 发表时间:
    2019-03-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Fu, Xiao-Long;Hou, Fang;Liu, Yan-Ming
  • 通讯作者:
    Liu, Yan-Ming
Highly efficient resonance energy transfer in g-C3N4-Ag nanostructure: Proof-of-concept toward sensitive split-type electrochemiluminescence immunoassay
g-C3N4-Ag 纳米结构中的高效共振能量转移:敏感分裂型电化学发光免疫分析的概念验证
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2020.127926
  • 发表时间:
    2020-05-15
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Cao, Jun-Tao;Fu, Xiao-Long;Liu, Yan-Ming
  • 通讯作者:
    Liu, Yan-Ming

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Sensitive determination of hemoglobin in human blood and serum by flow injection coupled with chemiluminescence detection
流动注射结合化学发光检测灵敏测定人血液和血清中的血红蛋白
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  • 期刊:
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  • 作者:
    曹俊涛;王辉;陈永红;刘彦明
  • 通讯作者:
    刘彦明
比率型电化学发光生物传感器研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    分析科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘香梅;曹俊涛;刘彦明
  • 通讯作者:
    刘彦明

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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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