基于介电泳的多参数流式细胞力学检测技术与应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11772006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1002.多尺度力学生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

This project aims to improve the throughput and automatic level of detection of cell mechanics by means of the dielectrophoresis and cytometric micro-chip-based technique. A multi-field coupling model, which integrates the contribution of electrical filed, flow field and cell deformation, will firstly be developed to assess mechanical properties of single cells. Subsequently, a multi-dimensional detection technique will be presented to enhance the specificity and sensitivity of mechanical characterization by comprehensively evaluating the information on electrical impedance, mechanical parameters, and geometrical parameters of cells involved. The proposed detection technique will also be validated by inspecting the inherent correlation between the multi-field parameters and the experimental results of molecular biology based on the cell lines of cervical carcinoma. Finally, the clinical effectiveness and detection reliability will be further confirmed by large clinical sample analysis. In this way, the presented technique based upon dielectrophoresis and cytometric micro-chips is capable of realizing a high throughput, multi-parametric detection for mechanical aspects of single cells in vitro, which is crucial to developing some more efficient and reliable methods for early detection and diagnosis of tumors.
本项目将介电泳技术与流式细胞芯片相结合,提高细胞力学检测的通量和操作的自动化程度;建立电场-流场-细胞变形场的耦合分析模型,提取细胞内在准确的力学性质;将细胞电阻抗信息、力学以及几何参数信息相结合,实现多维多参数表征,进一步提高检测的特异性及效果;以宫颈癌细胞系及临床样本为例,开展大样本量的对照实验,实现基于介电泳的高通量、多参数细胞力学性能检测的新技术、新方法,为肿瘤等疾病的快速准确诊断提供方法学探索。

结项摘要

实现了基于介电泳的高通量细胞力学芯片检测方法;建立了电场-流场-细胞变形场的耦合分析模型,准确提取了细胞内在的力学性质;将细胞电学信息和力学(几何)参数相结合,初步实现了多维多参数表征,提高了细胞检测的特异性及灵敏度;以肿瘤细胞系为例,开展了大样本量的对照实验,初步实现了基于介电泳的高通量、多参数细胞力学性能检测;实验结果发现肿瘤细胞的粘弹性力学性质是受细胞周期调控;发现肿瘤细胞耐药性质与其力学特性存在相关性;发现肿瘤细胞在电信号或刚度梯度信号诱导下能够分别表现出非线性的趋电性和趋硬性响应,且细胞的趋电性和趋硬性行为能够被相对独立的控制;发现乳腺癌细胞可以响应倒U型刚度梯度并触发细胞定向迁移,并且细胞倾向于垂直于刚度梯度方向运动;项目研究成果为肿瘤等疾病的精准诊断、药物筛选等医学应用提供了新方法、新工具。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanical characterization of single cells based on microfluidic techniques
基于微流控技术的单细胞机械表征
  • DOI:
    10.1016/j.trac.2019.07.015
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    TRAC-TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Huang,Jianyong;Lin,Feng;Xiong,Chunyang
  • 通讯作者:
    Xiong,Chunyang
Wetting transparency of supported graphene is regulated by polarities of liquids and substrates
负载石墨烯的润湿透明度受液体和基材的极性调节
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2018.05.098
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Du Feng;Huang Jianyong;Duan Huiling;Xiong Chunyang;Wang Jianxiang
  • 通讯作者:
    Wang Jianxiang
Mechanical characterization of soft silicone gels via spherical nanoindentation for applications in mechanobiology
通过球形纳米压痕对软硅凝胶进行机械表征,用于机械生物学应用
  • DOI:
    10.1007/s10409-021-01084-0
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Acta Mechanica Sinica
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhang Yajun;Yang Xiaoning;Xiong Chunyang
  • 通讯作者:
    Xiong Chunyang
Mechanical regulation of cell volume in 3D extracellular matrices
3D 细胞外基质中细胞体积的机械调节
  • DOI:
    10.1016/j.eml.2021.101498
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Extreme Mechanics Letters
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Pudi Wang;Qing Zhang;Xu Fang;Feng Lin;Jianyong Huang
  • 通讯作者:
    Jianyong Huang
Anisotropic stiffness gradient-regulated mechanical guidance drives directional migration of cancer cells
各向异性刚度梯度调节机械引导驱动癌细胞定向迁移
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2020.02.004
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Biomater
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Haihui Zhang;Feng Lin;Jianyong Huang;Chunyang Xiong
  • 通讯作者:
    Chunyang Xiong

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其他文献

应用电化学测菌法检测牙龈卟啉单胞菌的初步研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Chinese Journal of Conservative Dentistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    裴振华;朱涛;施生根;温颖;汤楚华;熊春阳
  • 通讯作者:
    熊春阳
高分辨率细胞牵引力频域反演技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李姗姗;黄建永;邓昊;庞明姝;彭小玲;熊春阳;方竞
  • 通讯作者:
    方竞
细胞牵引力显微镜反演方法研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    实验力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄建永;邓昊;彭小玲;李姗姗;熊春阳;方竞
  • 通讯作者:
    方竞

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基于力-电耦合信号的高通量药物心脏毒性检测及其应用
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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

        graph TD
          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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