免疫反应诱导的电活性MOFs界面“离子屏障效应”及其免标记电化学生物传感应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21802064
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0205.电化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Electrode interface solvation and electric double-layer induced “ion-barrier effect” (IBE) in combination with bioreaction can be utilized for the construction of label-free electrochemical biosensors, which presents the advantages of low background interference and without need of signal molecule labeling. But this type of biosensor still has some drawbacks such as low sensitivity caused by the limited electroactive site, few application in biosensing and seldom discussion in mechanism. Against this background, a new electrochemical sensing strategy for cardiac biomarkers is planned to be established based on the combining of in-situ modification electroactive MOFs on electrode and the immune reaction induced IBE. The main research concepts include: (1) Using different approaches such as (electro-)deposition and layer-layer coordination assembly to the in-situ fabricate MOFs modified electrode surface and then use it as the antibody probe immobilization layer, from which the rich electroactive site in the MOFs will greatly enhance the signal output as well as the analytical sensitivity; (2) The immuno reaction induced IBE of MOFs matrix is ingeniously used for electrochemical immunosensor, from which the type of non-label IBE-based electrochemical biosensor is enriched and its application is broadened.(3) Discuss working principle of immuno bioreaction caused solvation and electric double-layer effect, and further elucidate the working principle of IBE-based biosensor.
将电极界面溶剂化和双电层作用引起的“离子屏障效应”(IBE)与生物反应相结合可用于构建免标记型电化学生物传感器,其具有背景干扰小、无需信号分子标记等优点,但目前该类传感器还存在电活性位点有限、传感应用不广泛、机理探讨不够深入等问题。基于此,本项目拟以心脏标志物为靶标模型,将免疫反应诱导IBE与MOFs现场制备技术相结合,构建一类新型的免标记免疫电化学传感器。主要研究思路包括:(1)采用(电)化学沉积、层层配位组装等方式现场制备MOFs修饰电极,并利用MOFs丰富的电活性位点提高传感器的信号输出强度及分析灵敏度;(2)巧妙利用免疫反应诱导的MOFs基底层IBE,丰富IBE基免标记电化学传感器类型并拓展其应用领域;(3)探讨免疫生物反应引起的电极界面溶剂化和双电层作用机理,进一步阐释IBE基传感器工作原理。

结项摘要

本项目通过设计和筛选合适的金属离子(Fe3+、Cu2+、Zr2+等)和桥联配体对苯二甲酸(H2BDC),2,5-二羟基对苯二甲酸(DHTPA)、单宁酸(TA)等,采用共价耦合、电化学沉积法、金属离子溶出结合化学沉积等方法在基底电极表面组装了电活性的MIL-101(Fe)、Cu-MOF-74、 Cu-TA和UiO-66等MOFs材料。采用SEM、AFM、FTIR、Raman、XPS等现代测试技术对合成的MOFs材料进行了形貌、组成、结构等表征。将构建的传感界面与生物免疫反应相结合构建了一系列新型的免标记型电化学传感器,将传感器与目标分子进行特异性反应,得到抗原-抗体结合层,从引起电化学活性修饰层 “电子转移扰动”,使输出的电化学信号规律性变化。基于所合成的MOFs良好的电化学活性、大的比表面积、特殊的孔结构等特征,所构建的电化学传感器可用于心脏损伤指示蛋白(肌钙蛋白,cTnI)的快速、灵敏、准确免标记检测。将免疫传感元件肌钙蛋白抗体替换为核酸或核酸适配体探针,该传感界面可同样用于生物毒素赭曲霉毒素A(OTA)、肝癌特异标志物miRNA-122等目标物的免标记传感检测,表明该传感策略具有良好的通用性。. 在本项目基金资助下,课题负责人以第一作者或通讯作者发表论文9篇,其中Analytical Chemistry 1篇,Biosensors and Bioelectronics 1篇,Chinese Chemical Letters 2篇,以第一发明人获得授权发明专利2项,参加学术会议2次。指导或协助指导硕士研究生7人,其中2020年毕业(协助指导)1人,2021年毕业2人,在校生4人)。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Ultrasensitive impedimetric mercury(II) sensor based on thymine-Hg(II) -thymine interaction and subsequent disintegration of multiple sandwich-structured DNA chains
基于胸腺嘧啶-Hg(II)-胸腺嘧啶相互作用和随后多个夹心结构DNA链崩解的超灵敏阻抗汞(II)传感器
  • DOI:
    10.1007/s00604-018-3097-7
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Microchimica Acta
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Feng Gao;Taoshun Zhang;Yaru Chu;Qingxiang Wang;Juan Song;Weiwei Qiu;Zhenyu Lin
  • 通讯作者:
    Zhenyu Lin
Specific Coordination between Zr-MOF and Phosphate-Terminated DNA Coupled with Strand Displacement for the Construction of Reusable and Ultrasensitive Aptasensor.
Zr-MOF 和磷酸盐封端 DNA 之间的特异性协调与链置换相结合,用于构建可重复使用的超灵敏适体传感器。
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.0c02018
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Analytical chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Weiwei Qiu;Feng Gao;Natsumi Yano;Yusuke Kataoka;Makoto H;a;Weiqiang Yang;Hidekazu Tanaka;Qingxiang Wang
  • 通讯作者:
    Qingxiang Wang
Electrosynthesis of HKUST-1 on a carbon-nanotube-modified electrode and its application for detection of dihydroxybenzene isomers
碳纳米管修饰电极上HKUST-1的电合成及其在二羟基苯异构体检测中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.jelechem.2020.114161
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Ai Yijing;Gao Ningning;Wang Qingxiang;Gao Feng;Hibbert D. Brynn;Zhao Chuan
  • 通讯作者:
    Zhao Chuan
Ni3C/Ni Nanochains for Electrochemical Sensing of Glucose
用于葡萄糖电化学传感的 Ni3C/Ni 纳米链
  • DOI:
    10.1021/acsanm.1c01845
  • 发表时间:
    2021-08-16
  • 期刊:
    ACS APPLIED NANO MATERIALS
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Gao, Feng;Yang, Yizhen;Li Niu
  • 通讯作者:
    Li Niu
基于免疫反应抑制MIL- 101(Fe)电催化活性的肌钙蛋白I电化学传感器
  • DOI:
    10.19756/j.issn.0253-3820.201693
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨海珠;褚亚茹;汪庆祥;丁彩凤;高凤
  • 通讯作者:
    高凤

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其他文献

小腔游仆虫形态学、个体发育与分子系统学研究
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  • 作者:
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    高凤
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  • 通讯作者:
    宋微波
基于分子信标末端现场标记三聚氰胺-Cu~(2+)电活性分子的高灵敏电化学传感器
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视网膜Mller细胞的生理功能及在青光眼病理中的作用
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  • 作者:
    高凤;季敏;吴继红;王中峰
  • 通讯作者:
    王中峰

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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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