基于功能化金属-有机骨架纳米杂化材料的生物传感体系的构建及其在癌症早期诊断中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21775033
  • 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:
    B0402.电分析化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The concentration of tumor markers in living body could reflect the genesis and progression of tumor, thus the development of simple, rapid and accurate detection methods of tumor markers are significant in early diagnosis of cancer. Nanomaterials-MOFs hybrids (NM-MOFs hybrids) not only have the characteristics of MOFs materials including structural diversity, porosity, high specific surface area and chemical stability, but also combine the advantages of nanomaterials (nanoparticles, nanosheets and their nanocomposite),including excellent optical, electrical properties and easy modification, thus NM-MOFs hybrids hold great potential application in biosensing field. In this project,NM-MOFs hybrids with good optical, electrical and magnetic properties were designed and synthesized, novel, high-efficient bio-functionalization strategies were explored to achieve the objective performance of materials.The interaction mechanism of functional molecules with NM-MOFs hybrids were researched and the assembly of functional molecules were regulated. Electrochemical, electrochemiluminescence, fluorescence, colorimetric and strip biosensing system based on functionalized NM-MOFs hybrids were constructed, and their optical, electrical sensing mechanism were explored. Ultrasensitive, highly selectivity, fast and accurate, economical and practical analytical methods for single detection and combined detection of tumor markers were established, which provided theoretical basis for early diagnosis, therapy of cancer and anticarcinogen screening.
肿瘤标志物在体内的含量反映肿瘤发生和发展,开发简单、快速、准确的肿瘤标志物检测方法对于实现癌症早期诊断具有重要意义。MOFs纳米杂化材料(Nanomaterials-MOFs,NM-MOFs hybrids)兼具MOFs材料的结构多样性、多孔性、高比表面积、化学稳定性和纳米材料(纳米粒子、纳米片、纳米复合材料)优良的光、电性质及易于修饰性,因此在生物传感领域极具应用潜力。本项目拟设计合成具有光、电、磁等特定性能的NM-MOFs杂化材料,探索新颖、高效的生物功能化策略实现材料目标性能。研究功能分子与NM-MOFs杂化材料的作用机制,调控功能分子的组装,构建基于功能化NM-MOFs杂化材料的电化学、电化学发光、荧光、比色、试纸条生物传感体系,并探究其光、电传感机理。建立超灵敏、高选择性、快速准确、经济实用的肿瘤标志物的单项检测和联合检测方法,为癌症的早期诊断、治疗和抗癌药物的筛选提供理论依据。

结项摘要

肿瘤标志物与癌症的发展过程密切相关,开发超灵敏、高选择性、快速准确的肿瘤标志物检测方法,对于实现癌症早期诊断和针对高危人群的癌症筛查具有重要价值。本项目构建了基于功能化金属-有机骨架纳米杂化材料(NM-MOFs)的生物传感体系并用于癌症早期诊断研究,主要研究内容、重要结果及科学意义如下:(一)基于ZIF-8、UiO66-NH2、NH2-MIL-88(Fe)和MIL-141(Fe)等金属-有机骨架材料(MOFs),耦合石墨烯、金纳米簇等纳米材料和DNA、染料等功能分子合成了具有分子识别和信号输出能力的功能化NM-MOFs,优化了功能分子的组装并阐明了作用机制;(二)利用功能化NM-MOFs等纳米材料的新型分子识别体系,将其作为负载基质、信号探针或催化剂,进一步结合多种核酸信号放大策略,构建了不同类型的生物传感平台实现了复杂生物基质中癌胚抗原、microRNA、γ干扰素、双氧水等肿瘤标志物的快速、超灵敏和高特异性检测;(三)通过对功能分子与材料构效关系的探索和生物传感体系的光、电传感机理研究,为新型生物传感界面的构建提供了新思路,在癌症早期诊断和药物筛选领域具有潜在的应用前景。相关研究成果在Analytical Chemistry、Chemical Communications、ACS Applied Materials & Interfaces和Journal of Hazardous Materials等学术期刊上发表论文16篇,其中自然指数期刊论文8篇;获授权发明专利1项;培养了1名博士研究生及5名硕士研究生;较好地完成了项目计划书中原定的研究计划和研究任务。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Simple MoS2-Nanofiber Paper-Based Fluorescence Immunosensor for Point-of-Care Detection of Programmed Cell Death Protein 1
用于程序性细胞死亡蛋白 1 即时检测的简单 MoS2-纳米纤维纸基荧光免疫传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Anal. Chem.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaolun Peng;Yijia Wang;Wei Wen;Miao-Miao Chen;Xiuhua Zhang;Shengfu Wang
  • 通讯作者:
    Shengfu Wang
Metal-Mediated Polydopamine Nanoparticles-DNA Nanomachine Coupling Electrochemical Conversion of Metal-Organic Frameworks for Ultrasensitive MicroRNA Sensing
金属介导的聚多巴胺纳米粒子-DNA纳米机器耦合金属有机框架的电化学转换用于超灵敏的MicroRNA传感
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.1c02125
  • 发表时间:
    2021-09-29
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Bao, Ting;Fu, Ruobing;Wang, Shengfu
  • 通讯作者:
    Wang, Shengfu
Iron doped graphitic carbon nitride with peroxidase like activity for colorimetric detection of sarcosine and hydrogen peroxide
具有过氧化物酶样活性的铁掺杂石墨氮化碳,用于肌氨酸和过氧化氢的比色检测
  • DOI:
    10.1007/s00604-020-04373-w
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Microchim. Acta
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaoxue Xi;Xu Peng;Chengyi Xiong;Deyao Shi;Junlun Zhu;Wei Wen;Xiuhua Zhang;Shengfu Wang
  • 通讯作者:
    Shengfu Wang
Magnetic Nanobeads and De Novo Growth of Electroactive Polymers for Ultrasensitive microRNA Detection at the Cellular Level
用于细胞水平超灵敏 microRNA 检测的磁性纳米珠和电活性聚合物的从头生长
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.0c03558
  • 发表时间:
    2021-01-19
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Peng, Xiaolun;Yan, Huangli;Wang, Shengfu
  • 通讯作者:
    Wang, Shengfu
Fluorescent-Magnetic-Catalytic Nanospheres for Dual-Modality Detection of H9N2 Avian Influenza Virus
用于H9N2禽流感病毒双模态检测的荧光磁催化纳米球
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b16718
  • 发表时间:
    2019-11-06
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Peng, Xiaolun;Luo, Guan;Wang, Shengfu
  • 通讯作者:
    Wang, Shengfu

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其他文献

“工业碳酸钠的质量鉴定”实验设计与实践
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王升富
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王升富
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  • DOI:
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    2018-02
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁继超;熊华玉;王薇;文为;张修华;王升富
  • 通讯作者:
    王升富
核酸适配体功能化纳米复合材料用于靶向凝血酶的心血管疾病治疗
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    隗予荣;明瑞杰;王升富;袁荃
  • 通讯作者:
    袁荃
Al~(3+)掺杂的溶胶凝胶分子印迹膜修饰电极测定赭曲霉毒素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    湖北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺博;王茜;陈苗苗;文为;张修华;王升富
  • 通讯作者:
    王升富

其他文献

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王升富的其他基金

金属纳米簇-核酸适体生物传感界面的构建及其用于疾病早期诊断的研究
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    21475032
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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