基于CaCO3晶体原位生长的QCM检测新方法的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21675076
  • 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:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Quartz Crystal Microbalance is widely applied in multiple areas like clinical diagnose, genetic analysis and environmental pollution and so on. However its relative high LOD limited its further development. In order to overcome this bottleneck, mass amplifiers like PCR, metal nanoparticle, enzyme based deposition were applied to enhance the sensitivity of QCM. While, their disadvantages such as expensive, rely on enzyme, introduce error restricted their practicability. In this work, we take the advantage of the CaCO3 crystallization and take the CaCO3 crystals as mass amplifier to enhance the QCM signal. In order to prevent the random amplification, -N(CH3)3 was utilized to passive the sensor surface to prevent the unspecific amplification. Using the CaCO3 crystallization strategy to construct a real time biosensor with high sensitivity and specificity. Compare with the traditional amplification way, the CaCO3 crystallization strategy has the advantage of low-cost, no need enzyme, no need PCR and so on. The –COOH is utilized to enhance the CaCO3 crystallization at specific sites, meanwhile the –N(CH3)3 is utilized to reduce the unspecific crystallization. This method overcomes the drawback of low signal-to-noise ratio, multistep amplification of traditional methods. Through the modification of modified oligo, the novel QCM method based on in-situ CaCO3 crystallization can be applied in the detection of nucleic acid, protein, cell and so on.
石英晶体微天平(QCM)被广泛应用于生物分析、食品安全、环境污染监测等诸多领域,相比于其他传感器有原理简单、在线检测、免标记等优点。但随着对痕量分子检测要求的提高,其检测限也亟需提高。常用的信号放大方法有:基因扩增、金属纳米颗粒偶联、酶反应沉淀等,但是存在造价高、依赖生物酶、需多步放大等缺陷。所以有待开发新的信号放大方法,本项目创造性地将原位生长的CaCO3作为质量增强原件,放大由目标引发的检测信号,并且同时钝化晶片表面背景,有效防止非特异性放大,从而建立新颖、灵敏、特异的QCM分析方法。与传统信号放大方法相比,有操作简单、造价低 、不依赖生物酶等优势。晶片表面被-N(CH3)3钝化后,控制CaCO3只在目标位点结晶生长,有效排除假阳性,克服了传统方法的信噪比低的缺点。通过对修饰序列的简单更改,基于CaCO3原位晶体生长的QCM检测方法可实现核酸、蛋白、细胞水平的多种检测。

结项摘要

本项目以石英晶体微天平为检测平台进行了生化分析研究,探究了官能团对碳酸钙定量生长的调控作用。实验通过调节两种不同功能基团实现晶体生长的定量控制证明该方法可以作为一个有效的质量扩增机制用于石英晶体微天平的信号放大,以此提高石英晶体微天平的分析灵敏度。研究了基于碳酸钙原位选择性生长的石英晶体微天平检测技术对信号放大的作用,并将该方法应用于DNA分子的检测中。实验证明该方法在DNA检测中可以获得良好的检测效果,并且具有很高的选择性。在引入适配体后,将该方法应用于Ramos细胞的检测中。实验证明该方法在细胞检测中可以获得良好的检测效果。同时,我们将该方法与其他基于质量信号放大的石英晶体微天平检测方法进行了对比,通过对比证明了我们的实验具有很好的灵敏度。本项目利用选择性结晶技术,开发了基于石英晶体微天平的生物分子灵敏检测平台,基于该方法,可建立多种生物活性分子的通用检测平台。在本项目的资助下,发表了5篇学术论文,其中TOP论文一篇,发表在美国分析化学《Analytical Chemistry》期刊上,出版学术专著一章,申报专利3项,获奖一项。培养硕士研究生6名。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Quantitative control of CaCO3 growth on quartz crystal microbalance sensors as a signal amplification method
作为信号放大方法的石英晶体微天平传感器上 CaCO3 生长的定量控制
  • DOI:
    10.1039/c7an00335h
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Analyst
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Wu Congcong;Sun Zhaomei;Liu Li-Shang
  • 通讯作者:
    Liu Li-Shang
In Vivo Self-Assembly Based Cancer Therapy Strategy
基于体内自组装的癌症治疗策略
  • DOI:
    10.1166/jbn.2020.2962
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOMEDICAL NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Chen, Jinrong;Zhang, Shihao;Deng, Yan
  • 通讯作者:
    Deng, Yan
基于石英晶体微天平的信号放大技术在肿瘤标志物检测中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘丽赏;姜耀;李雪梅;张书圣
  • 通讯作者:
    张书圣
Ultrasensitive Detection of DNA and Ramos Cell Using In Situ Selective Crystallization Based Quartz Crystal Microbalance
使用基于石英晶体微天平的原位选择性结晶对 DNA 和 Ramos 池进行超灵敏检测
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.7b00411
  • 发表时间:
    2017-04-04
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liu, Li-shang;Wu, Congcong;Zhang, Shusheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Shusheng

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其他文献

基于磁性颗粒微阵列与双色荧光杂交的单核苷酸多态性分型方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘洪娜;李松;刘丽赏;田岚;贾英英;李智洋;邓燕;何农跃
  • 通讯作者:
    何农跃
一种基于磁性颗粒和通用连接子扩增技术的单核苷酸多态性分型方法
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    化学学报
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    --
  • 作者:
    刘洪娜;戴亚斌;何农跃;邓燕;李松;李智洋;刘丽赏;田岚
  • 通讯作者:
    田岚
用于生物检测的链霉亲和素修饰-Fe_2O_3@Au复合颗粒的制备与表征
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    化学学报
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  • 作者:
    刘丽赏;刘洪娜;李松;邓燕;李小龙;何农跃
  • 通讯作者:
    何农跃

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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