线粒体靶向的荧光金纳米团簇设计及其在细胞成像和检测中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21804021
  • 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:
    B0405.化学成像
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Gold nanoclusters (AuNCs) have shown great promise in the field of biomedicine because of their unique features including small size, low toxicity, good compatibility, facile modification, excellent chemical stability, large Stokes shift, long fluorescence lifetime, tunable luminescence emission, and robust resistance to photobleaching. Although some progress has been made in the design and synthesis of AuNCs for mitochondrial imaging, there still exists many deficiencies, such as low photoluminescence quantum yield, short emission wavelength, difficult to monitor the mitochondrial microenvironment and its related biomolecules. In addition, the relationship between composition/structure and target efficiency is still lack of in-depth study. This project aims at systematically study on the relationship between the target efficiency of AuNCs and their particle size, chemical composition, charge property, etc. The revealing mechanism and influence factors on target efficiency are used to guide the fabrication of highly mitochondria-targeting AuNCs. The designed AuNCs are subsequently used as fluorescent nanoprobes for mitochondrial imaging. Furthermore, different response types of targetable fluorescent AuNCs are constructed according to the mitochondrial microenvironment and the distribution of biomolecules in mitochondria.
金纳米团簇用作荧光探针具有粒径小、毒性低、生物相容性好、易修饰、化学稳定性高、斯托克斯位移大、荧光寿命长、光谱可调谐和抗光漂白能力强等突出优点,因此在生物医学领域中显示出巨大的应用前景。虽然当前对金纳米团簇在线粒体靶向成像方面的应用已经取得了一些进展,但是仍然存在许多不足之处,如荧光量子产率低,发射波长短,不能对线粒体局部微环境及生物活性分子进行测定等。另外,对于金纳米团簇的化学组成结构与线粒体靶向效果之间的关系目前尚缺乏系统、深入的研究。本项目旨在通过系统研究金纳米团簇粒径大小、配体化学组成结构、荷电性质等与靶向效果的关系,从而揭示线粒体靶向标记的影响因素及一般规律,用于指导设计合成具有高效线粒体靶向功能的金纳米团簇荧光探针,并最终建立线粒体靶向荧光成像方法。另外,针对线粒体局部微环境及活性物质分布特点,设计合成不同响应类型的金纳米团簇靶向荧光探针。

结项摘要

金纳米团簇用作荧光探针具有粒径小、毒性低、生物相容性好、易修饰、化学稳定性高、斯托克斯位移大、荧光寿命长、光谱可调谐和抗光漂白能力强等突出优点,因此在生物医学领域中显示出巨大的应用前景。本项目通过设计并筛选能够用于合成水溶性发光金纳米团簇的配体,利用可控制备技术及表面化学修饰技术调控其发光性能,系统研究了金簇发光性质及其与细胞作用的影响因素,并构建立一系列生物和药物分析新方法与新技术,为高效线粒体靶向功能的金纳米团簇荧光探针的设计合成提供了思路。分别以甲硫氨酸、6-氮杂-2-硫代胸腺嘧啶、二硫苏糖醇、N-乙酰-L-半胱氨酸、3-巯基丙酸、甲巯咪唑、脲酶、IgG等分子作为配体保护分子合成得到了一系列不同功能化的金簇,系统探讨了它们的稳定性,并将其成功应用于分析测定体系中,实现了酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、硫酸酯酶、破伤风毒素、吡啶二甲酸、米托蒽醌、阿霉素、金刚烷胺等一系列生物和药物分子的检测。另外,研究发现6-氮杂-2-硫代胸腺嘧啶保护的金簇可作用于各种细胞的质膜上,并且在极低的浓度下,就能够在不损伤细胞的情况下对其进行长时间成像观察,具有良好的时间和空间分辨率。相关研究成果已在Analytical Chemistry、Journal of Physical Chemistry Letters、Biosensors & Bioelectronics、ACS Sensors、Journal of Hazardous Materials、ACS Applied Materials & Interfaces、Analytica Chimica Acta、Sensors and Actuators B: Chemical 等权威期刊发表论文20篇,获授权国家发明专利4项。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Decisive role of pH in synthesis of high purity fluorescent BSA-Au 20 nanoclusters
pH 在高纯度荧光 BSA-Au 20 纳米团簇合成中的决定性作用
  • DOI:
    10.1016/j.saa.2020.118520
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhuang Quan-Quan;He Shao-Bin;Huang Kai-Yuan;Peng Hua-Ping;Chen Chang-Mai;Deng Hao-Hua;Xia Xing-Hua;Chen Wei;Hong Guo-Lin
  • 通讯作者:
    Hong Guo-Lin
Highly sensitive colorimetric sensor for detection of iodine ions using carboxylated chitosan-coated palladium nanozyme
使用羧化壳聚糖包被的钯纳米酶检测碘离子的高灵敏度比色传感器
  • DOI:
    10.1007/s00216-019-02270-7
  • 发表时间:
    2019-12-06
  • 期刊:
    ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    He, Shao-Bin;Chen, Feng-Qing;Hong, Guo-Lin
  • 通讯作者:
    Hong, Guo-Lin
Gold nanocluster-based fluorescence turn-off probe for sensing of doxorubicin by photoinduced electron transfer
基于金纳米簇的荧光关闭探针通过光诱导电子转移传感阿霉素
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2019.126656
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Huang, Kai-Yuan;He, Hong-Xing;Chen, Wei
  • 通讯作者:
    Chen, Wei
Immunoglobulin G-Encapsulated Gold Nanoclusters as Fluorescent Tags for Dot-Blot Immunoassays
免疫球蛋白 G 封装的金纳米簇作为斑点印迹免疫分析的荧光标签
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b11599
  • 发表时间:
    2019-09-04
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhuang, Quan-Quan;Deng, Hao-Hua;Chen, Wei
  • 通讯作者:
    Chen, Wei
Rare-Earth Eu3+/Gold Nanocluster Ensemble-Based Fluorescent Photoinduced Electron Transfer Sensor for Biomarker Dipicolinic Acid Detection
用于生物标志物吡啶二羧酸检测的基于稀土 Eu3/金纳米团簇的荧光光致电子转移传感器
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.0c03341
  • 发表时间:
    2021-01-06
  • 期刊:
    LANGMUIR
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xiu, Ling-Fang;Huang, Kai-Yuan;Deng, Hao-Hua
  • 通讯作者:
    Deng, Hao-Hua

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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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