基于信号扩增技术构建的超灵敏裸眼分析水体中汞的新方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21607053
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0602.环境分析化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Mercury, a global pollutant, received extensive attention owing to its high toxicity. It is of great value to establish highly selective and ultrasensitive methods for the determination of mercury species by the naked-eye. In this application, based on the specific reaction of mercury species, employed vinyl ether and thiocarbamate as recognition receptor, the indicators for inorganic and organic mercury species would be designed and synthesized to detect mercury species with excellent selectivity. In view of polymerase chain reaction (PCR) mechanism, combined with circulatory system of generation of hydrogen peroxide (H2O2), adopted molecule with high molar absorption coefficient as the signal function group, new small organic molecules with self-immolative moieties mediated by H2O2 would be equipped to act as signal amplification reagents. The amplified signal would be obtained by the initiation of target analytes, and thus ultrasensitive analysis by the naked-eye would be successfully achieved. New methods for the ultrasensitive determination of mercury species by the naked-eye would be established based on the effective combination of the signal amplification systems and mercury indicators. The structure-activity relationship between the signal amplification reagents and stability, response time, and signal amplification factor would be investigated in detail. The inherent reaction mechanism of ultrasensitive analysis would be disclosed based on the synergistic action of circulatory system of generation of H2O2, the signal amplification reagents and mercury indicators. The obtained results will provide a new strategy to develop highly selective and ultrasensitive methods for the determination of other toxic species by the naked-eye.
汞一直是备受关注的全球性污染物,建立高选择超灵敏裸眼分析汞的方法具有重要的应用价值。本项目借鉴汞的专一性反应,以乙烯基醚、硫代氨基甲酸酯作为识别功能团,设计合成无机汞和有机汞均响应的探针试剂,实现汞的高选择性测定。基于聚合酶链式反应机制,结合循环产生过氧化氢的系统,采用摩尔吸光系数大的有机分子作为信号功能团,构建由过氧化氢调控自衰减过程的新型有机小分子信号扩增平台,可将目标物诱导的信号放大,实现超灵敏的裸眼分析。利用信号扩增体系和汞探针试剂的有效结合,建立裸眼分析汞的新方法,可实现汞的高选择性和超灵敏分析。确定信号扩增平台的结构与稳定性、响应时间以及信号放大倍数之间的构效关系,阐明循环产生过氧化氢体系、信号扩增平台和汞试剂之间的协同效应,揭示高选择超灵敏分析方法的内在机制,为其它有毒物质高选择性、超灵敏裸眼检测系统的建立奠定基础。

结项摘要

重金属汞严重威胁着生态环境和人类健康,一直是备受关注的全球性污染物。水环境中汞的裸眼灵敏检测和活体内汞的原位荧光成像分析具有重要意义。本项目以构建具有裸眼分析、超灵敏、特异性、快速响应、良好水溶性等优异性能的汞离子比色荧光探针,进而建立水环境中汞的超灵敏裸眼分析和活体内汞离子原位荧光成像分析为研究目标,在项目实施过程中,首先设计合成了多种具有摩尔吸光系数大、光稳定性好、吸收/发射波长长等优异性能的比色荧光染料,进一步构建简单比色荧光探针来考察其光谱性能;另一方面,采用灵敏特异性反应型识别受体构建新型汞离子比色荧光探针。利用碱、过氧化氢等物质作为催化信号放大试剂,建立汞的超灵敏分析方法。经过3年的努力研究,现已成功制备了7个超灵敏特异性汞离子比色荧光探针,并成功应用于水环境中汞离子的裸眼分析和活体内汞离子的原位荧光成像分析。本项目的实施不仅为水环境中汞的裸眼灵敏检测和活体内汞的原位荧光成像分析提供了新的手段,而且还为其它有毒物质超灵敏特异性检测系统的建立奠定了基础。到目前为止,在本项目的支持下已发表SCI论文26篇,其中影响因子5.0以上论文14篇,包括Analytical Chemistry, ACS Sensors, Biosensors & Bioelectronics, Sensors and Actuators B: Chemical等;另外,已授权国家发明专利5项;培养硕士研究生6名,已毕业3名,另外3名硕士研究生预计2020年6月毕业。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
A highly specific far-red fluorescent probe for imaging endogenous peroxynitrite in the mitochondria of living cells
一种高度特异性的远红荧光探针,用于活细胞线粒体中内源性过氧亚硝酸盐的成像
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2017.10.170
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Baocun Zhu;Meng Zhang;Liu Wu;Ziyang Zhao;Caiyun Liu;Zuokai Wang;Qingxia Duan;Yawei Wang;Pan Jia
  • 通讯作者:
    Pan Jia
A novel ratiometric fluorescent probe for highly sensitive and selective detection of peroxynitrite and its application for tracing endogenous peroxynitrite in live cells
一种用于高灵敏度和选择性检测过氧亚硝酸盐的新型比率荧光探针及其在活细胞中追踪内源性过氧亚硝酸盐的应用
  • DOI:
    10.1039/c9ay02069a
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Analytical Methods
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zilu Li;Chen Yu;Yanan Chen;Caiyun Liu;Pan Jia;Hanchuang Zhu;Xue Zhang;Wenlong Sheng;Baocun Zhu
  • 通讯作者:
    Baocun Zhu
A highly selective colorimetric and long-wavelength fluorescent probe for the detection of Hg2+
用于检测 Hg2 的高选择性比色长波长荧光探针
  • DOI:
    10.1002/bio.3518
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
    LUMINESCENCE
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xu, Jing;Wang, Zuokai;Zhu, Baocun
  • 通讯作者:
    Zhu, Baocun
A simple, cyanovinylene-based, ratiometric, colorimetric and fluorescent chemodosimeter for the specific and sensitive detection of HClO in living cells
一种基于氰基亚乙烯的简单比率、比色和荧光化学剂量计,用于特异性、灵敏地检测活细胞中的 HClO
  • DOI:
    10.1039/c7nj01654a
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Yawei Wang;Wei Shu;Bingjun Han;Xiangwei Zhao;Liu Wu;Caiyun Liu;Zhenmin Ma;Baocun Zhu;Bin Du
  • 通讯作者:
    Bin Du
A fast-response, highly specific fluorescent probe for the detection of picomolar hypochlorous acid and its bioimaging applications
一种快速响应、高特异性荧光探针,用于检测皮摩尔次氯酸及其生物成像应用
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2018.02.083
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Baocun Zhu;Liu Wu;Meng Zhang;Yawei Wang;Ziyang Zhao;Zuokai Wang;Qingxia Duan;Pan Jia;Caiyun Liu
  • 通讯作者:
    Caiyun Liu

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其他文献

Fluorescent probe capable of analyzing ferrous ions in highly-selective and ultrasensitive manner
能够以高选择性和超灵敏方式分析亚铁离子的荧光探针
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    舒伟;柳彩云;朱宝存;唐成城;王作凯;王雅伟
  • 通讯作者:
    王雅伟

其他文献

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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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