基于核酸适体特异性识别的多氯联苯光电化学传感器的构筑及应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21707082
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0602.环境分析化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Polychlorinated biphenyl (PCBs) is a kind of persistent environmental pollutants. It is an important and urgent research subject to explore the novel and simple analytical method for detection of PCBs. Owing to the low concentration of PCBs, numerous congeners and complex matrix effect in the environment, it is hard to achieve fast, highly sensitive and selective detection. In the study, we propose to develop a series of PCBs photoelectrochemical biosensors based on aptamer as the recognition element by introducing aptamer to photoelectrochemical sensing interface, and combining the two advantages of ultrasensitive photoelectrochemical technique and aptamer with specific recognition to PCBs. Meanwhile, the developed sensors would be applied in detection of PCBs in the environment. In the work, TiO2 nanotube arrays-based composite nanomaterial with highly ordered tubular structure, large surface area and good biological compatibility are designed as the ‘micro container’ for anchoring aptamer molecules, which can provide a favorable microenvironment for aptamer molecules to maintain its bioactivity and affinity, and more spaces for increasing the load of aptamer molecules, improving effectively analytical performance of the photoelectochemcial sensors. The constructed photoelectrochemical sensors are expected to obtain not only high sensitivity, but good selectivity for detection of PCB monomer (PCB 126) in the complicated environment. On this basis, the analytical mechanism of sensor and the specific recognition mechanism of aptamer to PCBs would be investigated in the work. In addition, the application of PCBs photoelectrochemical sensors developed by combing photoelectrochemical method with PCBs aptamers would be further expanded to provide much more new methods for detection of PCBs in environment.
多氯联苯(PCBs)是一类持久性环境污染物,探索新颖、简便的PCBs检测方法是一项重要而紧迫的课题。本项目针对PCBs在环境中浓度低、同类物多、干扰复杂,难以实现快速、高灵敏、高选择性检测的难题,提出以具有特异性识别功能的PCBs适配体为识别元件,将其引入至超灵敏的光电化学传感界面;充分结合两者优势构建一系列PCBs光电化学适配体传感器并用于环境检测。通过设计具有直立有序管状结构、表面积大且生物兼容性好的TiO2 纳米管复合材料为组装适配体的“微容器”。该材料不仅为适配体负载提供良好的微环境,保持其生物活性;而且可提供更多的空间增加适配体负载量,有效提升传感器分析性能。以此构建的传感器既可获得高灵敏度,又能实现对复杂环境中PCB单体(PCB 126)的高选择性检测。在此基础上,将深入研究传感器分析原理和特异性识别机制;并拓展PCBs光电化学传感器的应用,为环境中PCBs检测建立更多新方法。

结项摘要

针对多氯联苯在环境中浓度低、同类物多、干扰复杂,难以实现快速、高灵敏、高选择性检测的难题,本项目将高灵敏的光电化学、电化学技术与具有特异性识别性能的适配体结合,构建了系列光电化学、电化学适配体传感平台用于对环境污染多氯联苯检测。项目制备了具有直立有序的管状结构、表面积大且生物兼容性好的N掺杂的TiO2 纳米管、碘氧铋/TiO2纳米管、酞菁锌/TiO2纳米棒、碘氧铋/TiO2纳米棒等复合材料为光活性电极基底。通过SEM、XRD、XPS表征了电极材料的形貌、晶体结构、表面形态及元素化合价;采用紫外漫反射和电化学技术表征了电极材料的光吸收性能和电化学性能。以制备的TiO2纳米复合材料为基底构建了多种光电化学传感器实现了对复杂环境中多氯联苯高灵敏、高选择性检测。在此基础上,进一步很拓展光电化学传感器的应用,实现了对环境污染物双酚A和阿特拉津的高效检测。另外,本项目采用电化学还原法和共沉积法分别制备了不同形貌和电性能的镍铁氰纳米粒子/还原氧化石墨烯纳米复合材料,其中采用共沉积法首次了制备直径为5 nm镍铁纳米粒子负载的还原氧化石墨烯复合材料。以制备的复合材料为电极基底,成功地将镍铁纳米粒子指示探针原位引入电极表面,避免了以往工作需对适配体标记或在测试体系中加入电化学活性基团带来的适配体识别性能下降或出现假阳性的缺点。以镍铁氰纳米粒子/还原氧化石墨烯纳米复合材料构建的电化学适配体传感器成功实现了多氯联苯77和阿特拉津的高灵敏、高选择性检测。本项目构建的多种简单、高效、高灵敏以及高选择性的电化学或光电化学适配体传感平台,为环境有机污染物的监测提供了有力的技术支持。同时,拓宽了适配体与光电化学、电化学技术结合的应用范围,有着广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Highly sensitive photoelectrochemical sensing of bisphenol A based on zinc phthalocyanine/TiO2 nanorod arrays
基于锌酞菁/TiO 2 纳米棒阵列的双酚A高灵敏光电化学传感
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2018.06.043
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    TALANTA
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Fan, Zhenzhen;Fan, Lifang;Dong, Chuan
  • 通讯作者:
    Dong, Chuan
One-pot synthesized AuNPs/MoS2/rGO nanocomposite as sensitive electrochemical aptasensing platform for nucleolin detection
一锅合成 AuNPs/MoS2/rGO 纳米复合材料作为核仁素检测的灵敏电化学适体传感平台
  • DOI:
    10.1016/j.jelechem.2020.113868
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Xujie Su;Yujie Han;Zhiguang Liu;Lifang Fan;Yujing Guo
  • 通讯作者:
    Yujing Guo
碘氧铋/二氧化钛纳米棒复合材料的制备及其对双酚A的光电化学检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范珍珍;范丽芳;董川
  • 通讯作者:
    董川
Visible-light-driven photoelectrochemical sensing platform based on BiOI nanoflowers/TiO2 nanotubes for detection of atrazine in environmental samples
基于BiOI纳米花/TiO2纳米管的可见光驱动光电化学传感平台用于检测环境样品中的莠去津
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2020.124894
  • 发表时间:
    2021-01-04
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Fan, Lifang;Liang, Guifang;Dong, Chuan
  • 通讯作者:
    Dong, Chuan
Label-free and highly selective electrochemical aptasensor for detection of PCBs based on nickel hexacyanoferrate nanoparticles/reduced graphene oxides hybrids
用于检测基于六氰基铁酸镍纳米颗粒/还原石墨烯氧化物混合物的 PCB 的无标记、高选择性电化学适体传感器
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2019.111728
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Fan, Lifang;Wang, Guizhen;Bi, Yingpu
  • 通讯作者:
    Bi, Yingpu

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其他文献

信号传导通路基因突变对CBF-AML 患者一个疗程诱导缓解率的影响及临床特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国实验血液学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范丽芳;许晶;许晶;田婷婷;谢娟;胡晋君;郭志萍;覃艳红;徐智芳;任方刚;张耀方;罗明;任维肖;王宏伟
  • 通讯作者:
    王宏伟
免标记型银电极溶出伏安免疫分析法测定HIgG
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    山西大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李梦希;范丽芳;双少敏
  • 通讯作者:
    双少敏

其他文献

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范丽芳的其他基金

邻苯二甲酸酯光电化学适配体传感器的构筑及其高性能响应机制的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
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    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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

        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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