基于毛细管尖端组装纳米多孔结构获取细胞微区分子信息的新方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21575059
  • 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:
    B04.化学测量学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The cell is the basic unites of life, and most important life processes occur in the confined space of the cell. Therefore, acquiring molecular information from these micro/nano domains on the cell is fundamentally important. Based on the properties of cell, approaches for acquiring the molecular information from microdmains of a cell need to have high sensitivity, selectivity and the group identify ability, as well as modest spatial and temporal resolution. Nanopipette is easy to be pulled and manipulated. At the same time, assembly of nanoparticles has strong Raman/fluorescence enhancement activity toward the molecules on the surface of the nanoparticles. When combined with biorecognition molecules or spectral analysis, these structures can build analytical methods with high selectivity. In this application, we proposed the approach to assemble porous nanostructure at the end of a nanopipette. The porous nanostructure both act as the backbone of nanopores and as the substrate of enhanced spectrum and electrochemical signals. Based on such structure, a series of approaches for acquiring the information of biomolecules at the microdmain of a cell can be developed. Such type of sensors combined the high maneuverability of the nanopipette, the optical enhancement ability of the nanoassembly, special electrochemical and mass transportation properties of the nanopore, which will provide a methodological support for acquiring molecular information from microdmains of cells.
细胞是生命的基本单元,大部分重要的生命过程都发生在细胞微区内。获取这些微/纳米尺度内的分子信息对于深入认识生命过程具有重要意义。基于细胞自身特点,细胞微区分子信息获取方法必须具有高灵敏度、选择性与分子识别能力,同时具备一定的空间、时间分辨能力。纳米毛细管具有易于制备、方便进行空间操控等特点,而金属纳米粒子组装体的局域化表面等离子体共振特性使其对附着于其上的分子具有极高的拉曼散射、荧光增强活性。如结合生物标记和光谱分析,这些方法还具备高的选择性。本研究方案提出在纳米毛细管尖端自组装金属纳米颗粒形成孔径可控的纳米多孔结构,该纳米多孔结构同时作为纳米孔的组成单元和光谱、电化学信号增强基底,进而发展能够从细胞微区中直接获得生物分子电化学与光谱等多元信息的分析新方法。这一设计结合了纳米毛细管的高操控性、纳米组装体的光谱增强特性、纳米孔的电学和物质传输特性,将为原位获取细胞微区分子信息提供方法学支撑。

结项摘要

细胞是生命的基本单元,大部分重要的生命过程都发生在细胞微区内。获取这些微/纳米尺度内的分子信息对于深入认识生命过程具有重要意义。本项目提出在纳米毛细管尖端自组装金属纳米颗粒形成孔径可控的纳米多孔结构,该纳米多孔结构同时作为纳米孔的组成单元和光谱、电化学信号增强基底,进而发展能够从细胞微区中直接获得生物分子电化学与光谱等多元信息的分析新方法。在4年执行期内,我们利用金属有机骨架结构和金属纳米粒子分别在玻璃纳米管尖端构建了孔径高度可控和具有拉曼增强特性的纳米多孔结构。分别从孔结构、纳米孔物质传输特性、光谱增强特性、电流与分子过孔的关系等方面研究了纳米多孔结构的特性。进一步将筛选的纳米孔结构应用于单细胞中化学信息的采集。利用该结构获取细胞微区分子信息具有高灵敏度、高选择性与分子识别能力强等特点,同时具备一定的空间、时间分辨能力。所发展的方法不但为研究纳米孔特性提供了良好的实验平台,也为单细胞测量提供了新手段。本项目共发表SCI论文9篇,其中包含1篇Angew. Chem. Int. Ed.,1篇Adv. Func. Mater. 4篇Anal. Chem. 及1篇Chem. Commun.。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Structural Change of a Single Ag Nanoparticle Observed by Dark-field Microspectroscopy
暗场显微光谱观察单个银纳米粒子的结构变化
  • DOI:
    10.1002/cphc.201701148
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ChemPhysChem
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Pang Jie;Liu Hai-Ling;Li Jian;Zhai Ting-Ting;Wang Kang;Xia Xing-Hua
  • 通讯作者:
    Xia Xing-Hua
Insight into Ion Transfer through the Sub-Nanometer Channels in Zeolitic Imidazolate Frameworks
深入了解沸石咪唑酯框架中亚纳米通道的离子转移
  • DOI:
    10.1002/anie.201701279
  • 发表时间:
    2017-04-18
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Jiang, Ze-Yu;Liu, Hai-Ling;Wang, Kang
  • 通讯作者:
    Wang, Kang
Size-Controllable Gold Nanopores with High SERS Activity
具有高 SERS 活性的尺寸可控的金纳米孔
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.7b02410
  • 发表时间:
    2017-10-03
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liu, Hai-Ling;Cao, Jiao;Wang, Kang
  • 通讯作者:
    Wang, Kang
Gas molecule modulated ionic migration through graphene oxide laminates
气体分子通过氧化石墨烯层压板调节离子迁移
  • DOI:
    10.1016/j.jelechem.2019.03.042
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Pan Zhongqin;Nie Xiaolei;Yang Jinmei;Liu Hailing;Li Jian;Wang Kang
  • 通讯作者:
    Wang Kang
An in situ SERS study of ionic transport and the Joule heating effect in plasmonic nanopores
等离子体纳米孔中离子输运和焦耳热效应的原位 SERS 研究
  • DOI:
    10.1039/c8cc07153e
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Yang Jin-Mei;Pan Zhong-Qin;Qin Fei-Fei;Chen Ming;Wang Kang;Xia Xing-Hua
  • 通讯作者:
    Xia Xing-Hua

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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原子级可控的固态纳米孔器件——制备与单分子分析特性研究
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AI项目解读示例

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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