基于量子点-DNA纳米结构电化学体系的肿瘤标志物单细胞水平检测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21405029
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Tumor markers (such as telomerase, thymine DNA glycosylase and circulating tumor miRNA) have been considered to be an important quota for early cancer diagnostic. Highly sensitive and selective detection of tumor marker is crucial for cancer diagnosis, monitoring and targeted drug screening. In this project, we will develop several highly sensitive, selective and stable biosensors using quantum dots-DNA nanostructures as bio-nanoprobe. Taking advantages of the electrochemical method and cell imaging techniques, the obtained biosensor will be employed to determine the tumor marker at the single-cell level, intracellular in situ and real sample analysis. Firstly, various kinds of quantum dots such as CdTe, silver nanoclusters, copper nanoclusters will be synthesized via sonochemistry, microwave-assisted, and hydrothermal method by the aid of the biomolecule template. Then, various 3D DNA nanostructures with different configurations will be obtained with the technology of rolling circle amplification and hybridization chain reaction. These DNA nanostructures will be further conjugated with quantum dots, and assembled into bio-nanoprobes with unique optical and electrochemical properties, and the capability of specific recognition for tumor marker. We will also investigate the mechanism of the fabrication for DNA nanostructure and biosensor, discuss the effect of the DNA configuration on the performance of the biosensor, and finally improve the sensitivity, selectivity and stability of biosensor significantly.
肿瘤标志物(如端粒酶、胸腺嘧啶DNA糖基化酶和肿瘤循环miRNA)是癌症早期诊断的重要检测指标,针对它们的高灵敏、高特异性检测对癌症的早期诊断、监测和药物筛选有重大意义。本项目拟将量子点-DNA纳米结构生物纳米探针应用于灵敏度高、特异性好和性能稳定的生物传感器的构建,通过电化学方法和细胞成像技术实现标志物的单细胞水平检测、原位成像和实样分析。首先采用超声化学、微波辅助和水热等方法以生物小分子为模板合成多种量子点如碲化镉、银纳米簇和铜纳米簇;通过滚环扩增和碱基杂交链反应等DNA技术构筑具有不同构型的三维DNA纳米结构;以此为载体与量子点结合组装多功能生物纳米探针,赋予探针优良的光电性能和高效识别标志物的能力;探讨量子点和DNA纳米结构的形成及传感分析的机理,讨论DNA结构对传感器性能的影响,以期在传感器的灵敏度、特异性和稳定性等方面有明显改善。

结项摘要

癌症标志物的检测是癌症早期诊断的重要依据。MicroRNA、DNA糖基化酶是某些癌症的新型标志物,与癌症的形成过程密切相关。本项目以量子点为基础制备量子点-DNA纳米结构的生物纳米探针,构建功能化的传感界面,研究癌症标志物的检测新方法,并探究其潜在的应用价值。主要研究工作包括:(1)采用微波、水热、等离子溅射等方法合成了荧光碳点、CdTe量子点、CuInS2量子点、ZnO纳米棒–Ag纳米粒子复合物、ZnO纳米棒–Au纳米粒子复合物、碳纤维/ZnO核壳杂化物、Au@CuOS蛋壳结构、中空NiS、FeMoO4等纳米材料;(2)基于以上纳米材料良好的电化学和类酶催化特性构建功能化的光电传感界面,如;基于Au@CuOS蛋壳结构、CuInS2量子点、中空NiS等纳米材料的类酶性质构建了比色传感界面,基于含铜碳点、ZnO纳米棒–Ag纳米粒子复合物等纳米材料构建电化学传感界面,实现对多个癌症标志物的感知;(3)发展一系列基于量子点-DNA纳米结构多功能纳米探针肿瘤标志物的检测新方法,如基于DNA-QDs树形超级纳米结构构建DNA糖基化酶检测传感器、基于目标物引发杂交链反应放大策略的无酶microRNA电化学传感器,为癌症的早期诊断提供一些有效的手段,对于新药开发具有重要意义。.本项目发表了论文12篇,主要发表在ACS Applied Materials & Interfaces, Biosensors and Bioelectronics, Sensors and Actuators B等杂志上,申报专利1 项,参加国内会议6次,培养2名硕士研究生,13名本科生,目前在培研究生8人。完成了任务书中制定的任务。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Synthesis of ZnO nanorods-Au nanoparticles hybrids via in-situ plasma sputtering-assisted method for simultaneous electrochemical sensing of ascorbic acid and uric acid
原位等离子体溅射辅助法合成 ZnO 纳米棒-Au 纳米粒子杂化物,用于同时电化学传感抗坏血酸和尿酸
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2016.01.092
  • 发表时间:
    2016-05-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Hou, Chao;Liu, Hongying;Zhang, Mingzhen
  • 通讯作者:
    Zhang, Mingzhen
Plasma-assisted synthesis of carbon fibers/ZnO core-shell hybrids on carbon fiber templates for detection of ascorbic acid and uric acid
在碳纤维模板上等离子体辅助合成碳纤维/ZnO核壳杂化物用于检测抗坏血酸和尿酸
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2015.11.027
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu Hongying;Gu Chunchuan;Hou Chao;Yin Zhengzhi;Fan Kai;Zhang Mingzhen
  • 通讯作者:
    Zhang Mingzhen
Determination of Uric Acid Based on Active Copper-Containing Carbon Nanodots-modified Electrochemical Biosensor
基于活性含铜纳米碳点修饰电化学生物传感器测定尿酸
  • DOI:
    10.11895/j.issn.0253-3820.170201
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    CHINESE JOURNAL OF ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Liu Hong-Ying;Jin Teng-Fei;Dai Da-Xiang;Jiao Ming-Ru;Huang Cheng;Zhang Ming-Zhen;Gu Chun-Chuan
  • 通讯作者:
    Gu Chun-Chuan
A review on nanomaterial-based electrochemical sensors for H2O2, H2S and NO inside cells or released by cells
基于纳米材料的细胞内或细胞释放的 H2O2、H2S 和 NO 电化学传感器综述
  • DOI:
    10.1007/s00604-017-2179-2
  • 发表时间:
    2017-05-01
  • 期刊:
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Liu, Hongying;Weng, Lingyan;Yang, Chi
  • 通讯作者:
    Yang, Chi
Enzyme-free electrochemical detection of microRNA-21 using immobilized hairpin probes and a target-triggered hybridization chain reaction amplification strategy
使用固定化发夹探针和靶标触发杂交链式反应扩增策略对 microRNA-21 进行无酶电化学检测
  • DOI:
    10.1007/s00604-015-1636-z
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Liu Hongying;Bei Xiaoqiong;Xia Qiuting;Fu Yan;Zhang Shi;Liu Maochuan;Fan Kai;Zhang Mingzhen;Yang Yong
  • 通讯作者:
    Yang Yong

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其他文献

鸡源志贺菌16SrRNA基因克隆、测序及同源性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    畜牧与兽医
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王川庆;杨霞;陈陆;许兰菊;刘红英
  • 通讯作者:
    刘红英
Design perfect reconstruction cosine-modulated filter bank by variable neighbourhood search-least-meansquare error
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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基于正则化秩k矩阵逼近的稀疏主成分分析
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    10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0462
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘红英
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
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    --
  • 作者:
    刘红英;姚慧霞;王川庆;杨霞
  • 通讯作者:
    杨霞

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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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