一氧化氮响应的纳米孔道分析平台设计、构建及细胞实时检测应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21904031
  • 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:
    B0402.电分析化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Nitric oxide (NO) is an important gas signal molecule in live organism. Accurate analysis of NO concentration, especially real-time monitoring of NO released from living cells, is of great significance in biomedical research, disease diagnosis and treatment. Traditional electrochemical sensors for the NO detection usually need to puncture the cell membrane with electrodes, which has certain influence on the intracellular environment and metabolic processes. In addition, the electrode surface is easy to be polluted, and the repeatability is not enough, which makes it difficult to realize the requirement of random sample analysis and detection. In order to solve these problems, a nondestructive nitric oxide responsive nanochannel analysis platform is designed and constructed by combining the nanochannel analysis technology with organic small molecule probe. The NO reversible response and cell adhesive molecule were respectively modified on the inner and outer surfaces of the solid nanochannel by asymmetric modification, and NO gas released by cells could be directly analyzed. Moreover, through the regulation of the external field, the reproducibility of the nanochannel can be improved to realize the highly sensitive, real-time and dynamic detection of NO released by the single cell. This study is aim to break through the current limitations of cell-released gas detection, provide a new method for bioactive gas analysis in vivo, and further promote the practical application of nanochannel in cell analysis and biomedical research.
一氧化氮(NO)是生物体内重要的气体信号分子,对NO浓度的精确分析,特别是活细胞释放NO的实时监测,在生物医学研究和疾病诊断、治疗中具有非常重要的意义。传统电化学传感器对于NO的检测通常需要将电极刺穿细胞膜,对细胞内环境和代谢过程有一定影响;并且电极表面易污染,重复性不够,难以实现随机样品分析检测的需求。为了解决上述问题,本项目拟将纳米孔分析技术和有机小分子探针相结合,设计构建无损的NO响应的纳米孔道分析平台。通过不对称分区修饰的方法,在固态纳米孔道内外表面分别修饰NO可逆响应的受体分子和粘附细胞的功能分子,使其高效捕获细胞释放的NO并进行直接分析。并且,通过外场调控,提高纳米孔的重复利用性,实现对单细胞释放一氧化氮的高灵敏、实时、动态检测。该研究旨在突破当前细胞释放气体检测的局限,为生物体内活性气体分析提供一种新的方法,并进一步推动纳米孔在细胞分析和生物医学研究中的实际应用。

结项摘要

一氧化氮(NO)是生物体内重要的气体信号分子,对NO浓度的精确分析,特别是活细胞释放NO的实时监测,在生物医学研究和疾病诊断、治疗中具有非常重要的意义。传统电化学传感器对于NO的检测通常需要将电极刺穿细胞膜,对细胞内环境和代谢过程有一定影响;并且电极表面易污染,重复性不够,难以实现随机样品分析检测的需求。. 针对以上问题,我们开展以下工作:(1)以固态纳米孔为基材,设计构建了一系列有机分子探针功能化的纳米孔道微型传感器。通过调控纳米限域空间内待测物与探针分子的动态相互作用引起反应前后纳米孔道的表面性质改变,从而实现对低浓度活性氧分子的高选择性检测和肿瘤微环境中过氧化氢检测,推进了对肿瘤细胞的高效筛选.(2)针对纳米孔中蛋白质选择性传输动力低的问题,申请人设计开发了不对称功能化修饰的纳米孔道,研究其选择性调控蛋白质传输的性能。然后,通过实验和理论计算模拟考察了纳米孔道对于蛋白质选择性传输的影响,实现促进蛋白质的高通量传输。(3)通过主-客作用将NO特异性响应的探针分子探针引入纳米孔道,构建了NO可逆响应的纳米孔道,实现了对细胞NO的高选择性、高灵敏检测,为疾病标志性分子检测提供了新的研究方法。 . 上述研究取得了一系列创新性的科研成果,借助纳米孔道实现对疾病标志物的灵敏检测,在疾病早期诊断等领域展现出很好的前景。在本领域核心学术期刊如Angew. Chem. Int. Ed., Coord. Chem. Rev., Anal. Chem., Biosens. Bioeletron., Chem. Commun.等发表标注资助论文7篇。项目执行期间高质量地培养了硕士生共计5人,申请人获评湖北省“楚天学子”人才计划同时晋升副高级职称。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An activatable fluorescent probe enables in vivo evaluation of peroxynitrite levels in rheumatoid arthritis
可激活的荧光探针能够体内评估类风湿性关节炎中的过氧亚硝酸盐水平
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2022.123811
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Talanta
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zhao Wang;Jiankang Gong;Pengzhan Wang;Jianhua Xiong;Fan Zhang;Zhiqiang Mao
  • 通讯作者:
    Zhiqiang Mao
Guest-Induced Planar-Chiral Pillar[5]arene Surface for Selectively Adsorbing Protein Based on Host−Guest Chemistry
基于主客体化学选择性吸附蛋白质的客体诱导平面手性柱[5]芳烃表面
  • DOI:
    10.1021/acs.bioconjchem.1c00527
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Bioconjugate Chemistry
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Guang Li;Wen Gong;Lei Yang;Ming Cheng;Hewei Yan;Jiaxin Quan;Fan Zhang;Zhiyan Lu;Haibing Li
  • 通讯作者:
    Haibing Li
Bioinspired Hydrogen Peroxide-Activated Nanochannels and Their Applications in Cancer Cell Analysis
仿生过氧化氢激活纳米通道及其在癌细胞分析中的应用
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.1c05642
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Xing Wang;Jing Wu;Rui Lv;Yurong Bai;Caixia Wang;Fan Zhang;Zhihong Liu
  • 通讯作者:
    Zhihong Liu
Engineering of BODIPY-based theranostics for cancer therapy
基于 BODIPY 的癌症治疗治疗诊断学工程
  • DOI:
    10.1016/j.ccr.2022.214908
  • 发表时间:
    2022-11-07
  • 期刊:
    COORDINATION CHEMISTRY REVIEWS
  • 影响因子:
    20.6
  • 作者:
    Mao, Zhiqiang;Kim, Ji Hyeon;Kim, Jong Seung
  • 通讯作者:
    Kim, Jong Seung
Construction of A High-Flux Protein Transport Channel Inspired by the Nuclear Pore Complex
受核孔复合体启发构建高通量蛋白质运输通道
  • DOI:
    10.1002/anie.202110273
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Angewandte Chemie-International Edition
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Lei Yang;Ming Cheng;Jiaxin Quan;Siyun Zhang;Lu Liu;Robert P. Johnson;Fan Zhang;Haibing Li
  • 通讯作者:
    Haibing Li

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其他文献

复杂装备研制项目的风险源识别
  • DOI:
    10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0368
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    北京航空航天大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张凡;魏法杰;李权葆
  • 通讯作者:
    李权葆
Effect of vitrification temperature and cryoprotectant concentrations on the mRNA transcriptome of bovine mature oocytes after vitrifying at immature stage.
玻璃化温度和冷冻保护剂浓度对牛成熟卵母细胞未成熟期玻璃化后mRNA转录组的影响。
  • DOI:
    10.1016/j.theriogenology.2019.11.006
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Theriogenology
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    张凡;张志阳;蔡孟丹;李晓霞;栗颖华;雷莹;禹学礼
  • 通讯作者:
    禹学礼
基于UPLC-QqQ-MS技术的黄柏生品及其盐炙品中10种成分量的变化
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中成药
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李丽;张超;郑威;于颖琦;张凡;高慧
  • 通讯作者:
    高慧
多种抗生素对抗药性德国小蠊肠道菌去除效果的研究
  • DOI:
    10.13484/j.nmgdxxbzk.20170311
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    内蒙古大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施万里;杨繁;孙晓霞;卢洁;赵东芹;张凡
  • 通讯作者:
    张凡
A Method for Determining the Discharge of Closed-End Furrow Irrigation Based on the Representative Value of Manning’s Roughness and Field Mean Infiltration Parameters Estimated Using the PTF at Regional Scale
基于曼宁粗糙度代表值和区域尺度 PTF 估算的田间平均入渗参数确定闭式沟灌流量的方法
  • DOI:
    10.3390/w10121825
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    聂卫波;李一博;张凡;董书鑫;王恒;马孝义
  • 通讯作者:
    马孝义

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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