基于脱氧核酶的双光子内标型纳米荧光探针的构建及阿兹海默症脑组织成像应用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21804068
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 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

It is of great significance to accurately monitor abnormal concentration of metal ions in brain tissues for studying the mechanism and early intervention of Alzheimer’s disease. DNAzymes-based fluorescent nanoprobes with advantages of high affinity and high specificity have become a powerful tool in the field of biosensing and bioimaging. However, there are still some shortcomings of reported DNAzymes-based fluorescent nanoprobes, such as the shallow tissue depth, large fluorescence background, difficulty to quantitatively detect in living cells, limiting the application of sensing and imaging in brain tissues of Alzheimer’s disease. This project aims to realize high-sensitivity detection and high-resolution imaging metal ions in brain tissues of Alzheimer’s disease by DNAzymes fluorescent nanoprobes. Combining high-specificity DNAzymes, nanotechnology and two-photon fluorescent imaging technology, we would develop series of DNAzymes-based two-photon fluorescent nanoprobes with high-sensitivity, high-selectivity, high-resolution and deep tissue depth. We try to design two-photon fluorophores as signaling molecules and internal references. Using ratios of fluorescent intensity of signaling molecules and internal references as detection signals, it could effectively avoid detection inaccuracy coming from different concentration of probes diffused in cells, intensity changes of excited light sources, and so on. With the introduction of internal references, it is expected to improve detection accuracy of DNAzymes-based fluorescent nanoprobes and achieve quantitative detection in living cells. This project could broaden the biosensing and bioimaging application of DNAzymes-based fluorescent nanoprobes in brain tissues of Alzheimer’s disease, further providing new methods to study the mechanism of Alzheimer’s disease induced by overexpressed metal ions.
准确监测脑组织中金属离子的浓度异常变化对阿兹海默症发病机理的研究及早期干预具有重要意义。高亲和力、高特异性的脱氧核酶纳米荧光探针已成为生物检测与成像的强有力工具。然而穿透深度有限、背景荧光干扰大、难以用于细胞内定量检测等问题限制了脱氧核酶纳米探针应用于阿兹海默症脑组织成像检测,本项目拟结合高特异性的脱氧核酶识别单元、纳米技术及双光子荧光成像技术,通过引入内标型策略,构筑双光子荧光信号分子和内标分子对,构建灵敏度高、选择性好、成像分辨率高及组织穿透深度深的双光子内标型纳米荧光探针,以信号分子和内标分子的荧光强度比值作为输出信号,消除荧光探针进入细胞浓度以及环境因素的干扰,实现活细胞内金属离子的定量检测,拓宽脱氧核酶纳米荧光探针在阿兹海默症脑组织中的高灵敏、高特异性检测与成像应用,为过量金属离子诱发阿兹海默症这一发病机制的研究提供新的分析手段。

结项摘要

细胞中活性小分子浓度的异常变化与疾病的发生发展密切相关。针对目前活性小分子成像分析中存在的特异性不够、穿透深度有限、背景荧光干扰大等关键科学问题,本项目利用功能核酸作为特异性分子识别单元,结合纳米技术、双光子荧光成像技术、近红外二区荧光/光声成像技术,构建了系列高灵敏、高特异性的成像探针,实现了深层组织及活体中活性小分子的实时、原位、动态成像以及成像指导下的肿瘤治疗,在细胞及活体水平上为肿瘤等疾病的发生发展机制研究提供分析方法及工具。在项目的资助下,共发表SCI论文6篇,其中以一作或通讯作者发表的SCI论文4篇,包括Chem. Soc. Rev. 1篇,Chem. Sci. 1篇,Anal. Chem. 1篇,Sci. China Chem. 1篇;参加国内学术会议5次;培养硕士生3名。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ultrasound-propelled Janus Au NR-mSiO2 nanomotor for NIR-II photoacoustic imaging guided sonodynamic-gas therapy of large tumors
超声驱动的 Janus Au NR-mSiO2 纳米电机用于 NIR-II 光声成像引导大型肿瘤的声动力气体治疗
  • DOI:
    10.1007/s11426-021-1070-6
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science China Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiamin Ye;Qinrui Fu;Luntao Liu;Lanlan Chen;Xuan Zhang;Qingqing Li;Zhi Li;Lichao Su;Rong Zhu;Jibin Song;Huanghao Yang
  • 通讯作者:
    Huanghao Yang
Neodymium (3+)-Coordinated Black Phosphorus Quantum Dots with Retrievable NIR/X-Ray Optoelectronic Switching Effect for Anti-Glioblastoma
具有可检索 NIR/X 射线光电开关效应的钕 (3 ) 配位黑磷量子点用于抗胶质母细胞瘤
  • DOI:
    10.1002/smll.202105160
  • 发表时间:
    2021-11-24
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Li, Zhi;Zhao, Caiyan;Yang, Huanghao
  • 通讯作者:
    Yang, Huanghao
Tumor-acidity activated surface charge conversion of two-photon fluorescent nanoprobe for enhanced cellular uptake and targeted imaging of intracellular hydrogen peroxide
肿瘤酸度激活双光子荧光纳米探针的表面电荷转换,用于增强细胞摄取和细胞内过氧化氢的靶向成像
  • DOI:
    10.1039/c9sc03781k
  • 发表时间:
    2019-10-28
  • 期刊:
    CHEMICAL SCIENCE
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Chen, Lanlan;Xu, Shuai;Zhang, Xiao-Bing
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiao-Bing
Nucleic acid-based molecular computation heads towards cellular applications
基于核酸的分子计算走向细胞应用
  • DOI:
    10.1039/d0cs01508c
  • 发表时间:
    2021-10-04
  • 期刊:
    CHEMICAL SOCIETY REVIEWS
  • 影响因子:
    46.2
  • 作者:
    Chen, Lanlan;Chen, Wanzhen;Yang, Huanghao
  • 通讯作者:
    Yang, Huanghao
Learning from Artemisinin: Bioinspired Design of a Reaction-Based Fluorescent Probe for the Selective Sensing of Labile Heme in Complex Biosystems
向青蒿素学习:基于反应的荧光探针的仿生设计,用于复杂生物系统中不稳定血红素的选择性传感。
  • DOI:
    10.1021/jacs.9b11245
  • 发表时间:
    2020-02-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Xu, Shuai;Liu, Hong-Wen;Tan, Weihong
  • 通讯作者:
    Tan, Weihong

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聚丙烯酰胺的合成及应用研究进展
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    10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.08.032
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    2016
  • 期刊:
    高分子材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张海波;陈岚岚;杨艳平;商士斌;宋湛谦
  • 通讯作者:
    宋湛谦

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

        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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