活体脑神经细胞靶向的氰化氢荧光探针的构建及其活体荧光成像应用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21874059
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    龙凌亮
  • 依托单位：
    江苏大学
  • 学科分类：
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Fluorescence imaging of hydrogen cyanide (HCN) in neurons in vivo is of great significance. However, the reported fluorescent probes cannot be employed for fluorescence imaging of HCN in neurons in vivo due to the following issues: (1) they are unable to pass through the blood-brain barrier and target into neurons in vivo; (2) the fluorescence of the reported probes responding to HCN has insufficient penetration depth to biological tissues. In this project, in view of the above issues and on the basis of our previous research, a new type of fluorescent probe for HCN will be constructed: (1) the designed probe will be combined with transport vector (CBSA) to transport the probe through the blood-brain barrier and target into neurons in vivo; (2) the designed probe will respond to HCN in second near-infrared (NIR II) window, in which the fluorescence shows excellent penetrating ability to biological tissue. Thus, the probe is capable of fluorescence imaging of HCN in neurons in vivo. The developed probe will contribute to studying the physiological function of endogenous HCN as well as pathogenic mechanism of HCN induced neurodegenerative diseases. Meanwhile, based on this research, a method for designing fluorescent probe that can be utilized for fluorescence imaging of other biological molecules in neurons in vivo will be further established.
荧光成像监测活体脑神经细胞内氰化氢具有十分重要的意义。然而已报道的氰化氢荧光探针还不能在活体脑神经细胞内进行荧光成像，因其主要存在以下问题：(1)不能透过血脑屏障并且靶向富集于活体脑神经细胞；(2)与氰化氢作用后产生的荧光信号对活体生物组织的穿透能力不足。针对上述问题，基于前期研究，本项目将开发出新型氰化氢荧光探针：(1)拟设计探针分子与运输载体（CBSA）相组合，通过运输载体的转运，使探针透过血脑屏障靶向富集于活体脑神经细胞；(2)拟设计探针与氰化氢作用后产生具有优良活体生物组织穿透能力的近红外II区荧光信号，从而实现对活体脑神经细胞内氰化氢的荧光成像。开发的新型荧光探针将有助于研究活体脑神经细胞内源性氰化氢的生理功能以及氰化氢引起神经退行性疾病的致病机制。同时，通过本项目的实施，还将为活体脑神经细胞内其它生物分子荧光成像，提供一种有效的荧光探针设计方法。

结项摘要

本项目集中于开发新型高选择性、高灵敏度氰化氢近红外荧光探针，并进一步将其应用于生物细胞以及活体中检测氰化氢的浓度及分布。同时，本项目还在近红外荧光探针、同时检测多种被分析物荧光探针、活性氧试剂荧光探针以及活性硫试剂荧光探针等几个主要相关研究方向上取得了一系列研究成果。已完成的研究成果如下：（1）通过调控分子内电荷转移机制，开发出氰化氢比率型近红外荧光探针，并将其应用于生物细胞和组织内监测氰化氢的浓度及分布。（2）通过增加共轭程度和调控分子内电荷转移效率，开发出二氧化硫近红外比率型荧光探针。（3）设计多功能荧光探针，在不同荧光通道同时检测生物体系内多种被分析物，包括次氯酸/单线态氧、酯滴/蛋白质聚集体、生物硫醇、硫醇/硫化氢。（4）通过两步串联识别反应，开发出同时具有大浓度范围和高灵敏度性能的单线态氧荧光探针；通过多种荧光淬灭机制协同作用，开发出低背景的次氯酸荧光探针。（5）基于光诱导电子转移机理，开发出硫化氢荧光探针。通过本项的资助，培养了14名研究生（毕业6名，在读8名），在高水平期刊已发表 SCI 论文 11 篇，并授权发明专利4 件。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
A novel fluorescent probe with extremely low background fluorescence for sensing hypochlorite in zebrafish
一种具有极低背景荧光的新型荧光探针，用于感测斑马鱼中的次氯酸盐
  • DOI：
    10.1016/j.ab.2020.113795
  • 发表时间：
    2020-08-01
  • 期刊：
    ANALYTICAL BIOCHEMISTRY
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Han, Zhixiang;Dong, Lianghuan;Zhang, Min
  • 通讯作者：
    Zhang, Min
Construction of a Novel Fluorescent Probe for On-site Measuring Hydrogen Sulfide Levels in Food Samples
构建用于现场测量食品样品中硫化氢水平的新型荧光探针
  • DOI：
    10.1007/s12161-018-01421-3
  • 发表时间：
    2019-04-01
  • 期刊：
    FOOD ANALYTICAL METHODS
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Long, Lingliang;Cao, Siyu;Wang, Kun
  • 通讯作者：
    Wang, Kun
Construction of bifunctional fluorescent probe for two-step cascade recognition of hydrogen sulfide and biothiols in biological system
生物系统中硫化氢和生物硫醇两步级联识别的双功能荧光探针的构建
  • DOI：
    10.1016/j.snb.2023.133440
  • 发表时间：
    2023-02-01
  • 期刊：
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Chen, Xiaodong;He, Dan;Long, Lingliang
  • 通讯作者：
    Long, Lingliang
Accurately monitoring of sulfur dioxide derivatives in agricultural crop leaf tissues by a novel sensing system
通过新型传感系统准确监测农作物叶组织中的二氧化硫衍生物
  • DOI：
    10.1016/j.snb.2020.128711
  • 发表时间：
    2020-11-15
  • 期刊：
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Chen, Qian;Liu, Weiguo;Wang, Kun
  • 通讯作者：
    Wang, Kun
Mitochondria targeted and immobilized ratiometric NIR fluorescent probe for investigating SO2 phytotoxicity in plant mitochondria
线粒体靶向固定比例近红外荧光探针用于研究植物线粒体中 SO2 植物毒性
  • DOI：
    10.1016/j.snb.2022.132433
  • 发表时间：
    2022-08-05
  • 期刊：
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Chen, Xiaodong;Chen, Qian;Wang, Kun
  • 通讯作者：
    Wang, Kun

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其他文献

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硫醇时间分辨比率荧光探针的设计、合成及其应用于细胞成像研究
  • 批准号：
    21202063
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
    25.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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