突破衍射与颜色双重极限的SERS显微成像新技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21874102
  • 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:
    B0403.谱学方法与理论
  • 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

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) possesses two major characters of near field energy enhancement and molecular fingerprint identification, and it will provide a distinguished super-multiplex optical imaging technique with super high spatial resolution under the control of light field, which has not been reported till now. On the basis of our previous researches involved in Raman imaging and ‘Click’ SERS spectroscopy, this project aims to sharpen the excitation laser spot and finally realizes an assumption that “allowing a single irradiation, only at most one illuminant glows”. The main researches contain: synthesis and screen of alkyne coded noble metal nanoparticles (light-emitting elements) and photo deformable nanomaterials (photo switch); constructing of light ‘clicked’ SERS illuminant by assembling two light-emitting elements on both sides of photo switch along its deformation direction. Afterwards, a single SERS illuminant will glow because the photo switch may mediate the degree of coupling that exists between two sides of light-emitting elements under the ‘Click’ irradiation of the linearly polarized focusing Gauss beam. Of course, there are some prerequisites to really decrease the size of airy disk that the polarization direction, power density and irradiation time of the focusing Gauss beam need to be adjusted. On this basis, after the optimization of the size of light-emitting elements and photo switch, and further the development of software for simulating the signals of ‘Click’ SERS spectra, a novel SERS imaging technique beyond diffraction and color limits would be facilely developed on a popular Raman microscopy.
表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)具有近场能量增强和分子指纹识别两大特性,在光场调控下有望成为一种高空间分辨、超多色的细胞成像手段,尚未见文献报道。本项目拟在课题组前期细胞成像与“点击”SERS光谱工作基础上,制备和筛选炔烃编码的贵金属纳米颗粒(发光元件)和光致变形纳米材料(光开关),沿光开关形变方向在其两端连接发光元件以构筑光点击SERS发光体,在线偏振的高斯光束点击辐照下,光开关将沿着偏振方向改变发光元件的耦合程度从而控制发光体发光,通过调控点击光束的偏振方向、功率密度和照射时间来缩小艾里斑的尺寸,最终实现“一次照射,仅允许至多一个发光体发光”的设想。在此基础上,优化发光元件和光开关的尺寸、形状并丰富炔烃的分子结构,开发点击SERS光谱的伪彩色模拟软件,可在普通拉曼谱仪上开发出突破衍射和颜色双重极限的SERS成像新技术。

结项摘要

本项目开展了增强基底材料和三键类拉曼信号分子的合成、表征与筛选,光开关纳米材料靶向的筛选和测试,以及点击SERS发光体的组装及其用于细胞凋亡过程活细胞超多色、高分辨成像应用。此外,在三键SERS 编码,等离激元纳米复合材料用于抗菌/肿瘤治疗,超多因子单分子免疫荧光分析方法的构建,2D/3D 防伪油墨开发,细菌检测,光镊拉曼等多个领域全面开展了拓展研究。本项目共发表SCI论文23篇,中文核心论文2篇,项目批准号第一标注11篇,第二标注12篇。影响因子大于5的SCI论文17篇,其中Angewandte Chemie International Edition 1篇,Analytical Chemistry 4篇,Chemical Engineering Journal 1篇,Small 1篇,Applied Materials Today 2篇,Advanced Healthcare Materials 1篇,Nanoscale 3篇。在本项目的支持下,课题组“单个聚合物纳米粒子上的叁键编码及其用于多重SRS成像”的原创工作继点击SERS发表于JACS之后再次获得顶级化学类期刊Angewandte Chemie International Edition的青睐,论文发表数量和质量远远超过预期研究成果。在研究生培养上,共计培养博士研究生和硕士研究生18名,博士后1名。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Combined Surface-Enhanced Raman Scattering Emissions for High-Throughput Optical Labels on Micrometer-Scale Objects
用于微米级物体上高通量光学标签的组合表面增强拉曼散射发射
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.9b03357
  • 发表时间:
    2019-11-05
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Gao, Meng-Yue;Chen, Qiao;Hu, Ji-Ming
  • 通讯作者:
    Hu, Ji-Ming
A sensitive SERS-based sandwich immunoassay platform for simultaneous multiple detection of foodborne pathogens without interference
基于 SERS 的灵敏夹心免疫分析平台,可同时多重检测食源性病原体而不会产生干扰
  • DOI:
    10.1039/d0ay01541e
  • 发表时间:
    2020-10-28
  • 期刊:
    ANALYTICAL METHODS
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Bai, Xiangru;Shen, Aiguo;Hu, Jiming
  • 通讯作者:
    Hu, Jiming
Promoted "Click" SERS Detection for Precise Intracellular Imaging of Caspase-3
促进 Caspase-3 精确细胞内成像的“点击”SERS 检测
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.0c04997
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Wei Zhu;Chun-Yang Wang;Ji-Ming Hu;Ai-Guo Shen
  • 通讯作者:
    Ai-Guo Shen
Rational synthesis of Three-Layered plasmonic nanocomposites of copper Sulfide/Gold/Zinc-Doped Prussian blue analogues for improved photothermal disinfection and wound healing
硫化铜/金/锌掺杂普鲁士蓝类似物三层等离子体纳米复合材料的合理合成,用于改善光热消毒和伤口愈合
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2021.11.108
  • 发表时间:
    2022-01-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Cao, Jun;Zhu, Wei;Hu, Ji-Ming
  • 通讯作者:
    Hu, Ji-Ming
Accurate Clinical Diagnosis of Liver Cancer Based on Simultaneous Detection of Ternary Specific Antigens by Magnetic Induced Mixing Surface-Enhanced Raman Scattering Emissions
基于磁诱导混合表面增强拉曼散射发射同时检测三元特异性抗原的肝癌临床精准诊断
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.8b05153
  • 发表时间:
    2019-02-19
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Bai, Xiang-Ru;Wang, Li-Hua;Hu, Ji-Ming
  • 通讯作者:
    Hu, Ji-Ming

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其他文献

表面增强拉曼散射效应无标记、无分离检测三聚氰胺
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐回春;周晓东;沈爱国;胡继明
  • 通讯作者:
    胡继明

其他文献

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沈爱国的其他基金

双重SERS指纹的液体活检新技术及其在消化道恶性肿瘤早期筛查中的应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目
突破衍射极限的针尖增强拉曼显微镜在细菌生物被膜无标记、高灵敏检测中的应用
  • 批准号:
    21475100
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    90.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
原位、活体检测植物激素的SERS探针新技术
  • 批准号:
    21175101
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型复合拉曼探针用于胃癌早期诊断的研究
  • 批准号:
    20705025
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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