适于复杂水溶液体系的高性能分子印迹聚合物微/纳尺度光化学传感材料的可控制备及其性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21574070
  • 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:
    B0503.有机功能材料化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

To overcome the significant challenges in the molecular imprinting field including the relatively lower affinity and selectivity of the presently developed molecularly imprinted polymers (MIPs) towards small organic template molecules and their incompatibility with complex aqueous samples in comparison with the biological receptors, hydrophilic and fluorescent MIP micro- or nanoparticles that are applicable for the direct and rapid detection of small organic molecules with high affinity and selectivity in complex aqueous solutions (in particular in biological media) are to be synthesized via the combined use of controlled/"living" radical polymerization and molecular imprinting techniques as well as the template surface-anchoring strategy by stoichiometric noncovalent interaction and fluorescene labeling method on the basis of molecular design. The synthetic conditions for the desired hydrophilic and fluorescent MIP micro- or nanoparticles will be optimized, and the properties of such MIP micro- or nanoparticles via different synthetic routes will be compared. In addition, the effects of the structures of the MIP particles, the fluorescence labeling methods used, and the structural parameters of the hydrophilic polymer brushes (including their backbones, molecular weights, and grafting densities) on the properties of the MIPs will be investigated in detail. The above studies will provide theoretical and practical basis for the fabrication of advanced MIPs-based chemosensors compatible with real complex aqueous samples. The relevant studies on this topic have not been reported yet by others..This project opens up a facile and efficient way for the preparation of advanced micro- or nano-sized MIPs-based chemosensing materials that are applicable for the rapid, sensitive, and selective analyses of real complex aqueous samples. Its success will greatly promote the development of high-performance, multifunctional, and micro- or nano-sized MIPs and lay the foundation for their practical applications in such areas as analyses of foodstuffs, environmental monitoring, and clinical diagnostics.
从分子设计出发,将可控/“活性”自由基聚合与分子印迹技术相结合,并辅以表面锚定模板分子策略与荧光标记方法,制备在复杂水溶液(特别是生物样品)中对有机小分子具有高亲和性与选择性、且适于快速检测用的亲水性荧光分子印迹聚合物(MIPs)微/纳米粒子,以解决目前发展的MIPs与生物受体相比通常其亲和性与专一选择性较差且不适于复杂水溶液体系的挑战性难题。优化合成条件,比较由不同实验路线所得亲水性荧光MIPs的性能,研究MIPs的结构、荧光标记方式及亲水高分子壳层的各种参数对其性能的影响,为制备适于复杂水溶液体系的高性能MIPs光化学传感器提供理论与实验依据。上述研究尚未见文献报道。. 此研究为制备适于复杂水样分析的高性能MIPs微/纳传感材料开辟了一条简便高效的途径,必将极大地推动MIPs在高性能化、多功能化及微纳米化方向的发展,并为其在食品安全、环境监测及临床诊断等领域中的实际应用奠定基础。

结项摘要

适于复杂水溶液体系的高性能分子印迹聚合物(MIP)光化学传感材料因其在食品安全、环境监测及临床诊断等领域中巨大的应用前景而成为当前人们研究的热点。本项目以解决目前发展的MIP传感器与生物传感器相比通常其灵敏度与选择性较低(因MIPs印迹位点均匀性较差导致)且不适于复杂水溶液体系的挑战性难题为目标。从分子设计出发,将我们最近发展的可高效制备粒径均匀且表面含“活性”引发/链转移基团(或亲水性高分子刷)的聚合物微/纳米粒子的可控/“活性”自由基沉淀聚合(CRPP)技术引入分子印迹研究领域,并辅以表面锚定或未锚定模板策略与荧光标记方法,成功制备了一系列可高灵敏度、高选择性地直接检测复杂水样的荧光性MIP微/纳米粒子,得到了它们的最佳合成途径与一些有意义的规律。主要研究成果包括:1)将多种可控/“活性”自由基聚合技术与荧光标记方法相结合,在不锚定模板情况下,成功发展了“一步法”或“多步法”制备可在复杂生物样品中高灵敏度、高选择性地直接检测有机小分子(抗生素、除草剂及食品添加剂)的单荧光或双荧光MIP光化学传感微/纳米粒子的有效方法。2)将CRPP与表面锚定模板策略和荧光标记方法相结合,通过首先在由CRPP合成的“活性”(荧光)聚合物微球表面引入可锚定有机小分子(食品添加剂叶酸)或生物大分子(糖蛋白)的功能基团并以其锚定模板分子,然后以其为固载化“活性”引发剂进行可控表面印迹(可加入荧光单体)与亲水性高分子刷的可控接枝(糖蛋白体系无高分子刷),成功得到了一系列表面具有均匀印迹位点且可在复杂生物样品中高灵敏度、高选择性地直接检测模板分子的MIP光化学传感材料。上述工作成功实现了利用MIP光化学传感材料在复杂生物样品(如未经稀释的纯牛/羊奶与牛/猪血清)中直接对有机小分子进行高灵敏度、高选择性快速检测的目标,解决了困扰MIP传感领域多年的挑战性难题,为MIP光化学传感器的最终实用化奠定了基础。相关工作已发表学术论文10篇,英文专著章节2章,并申请中国发明专利2项。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Molecularly Imprinted Nanoparticles for Biomedical Applications
用于生物医学应用的分子印迹纳米颗粒
  • DOI:
    10.1002/adma.201806328
  • 发表时间:
    2020-01-23
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Zhang, Huiqi
  • 通讯作者:
    Zhang, Huiqi
Improvement of surface hydrophilicity and biological sample-compatibility of molecularly imprinted polymer microspheres by facile surface modification with α-cyclodextrin
通过α-环糊精的简单表面修饰改善分子印迹聚合物微球的表面亲水性和生物样品相容性
  • DOI:
    10.1016/j.eurpolymj.2019.02.044
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Eur. Polym. J.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaoceng Lu;Congguang Zheng;Huiqi Zhang
  • 通讯作者:
    Huiqi Zhang
表面具有非交联结构糖蛋白识别位点的分子印迹聚合物 微球的可控制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄丽洁;郑从光;张会旗
  • 通讯作者:
    张会旗
Hydrophilic Hollow Molecularly Imprinted Polymer Microparticles with Photo- and Thermoresponsive Template Binding and Release Properties in Aqueous Media
亲水性空心分子印迹聚合物微粒在水介质中具有光敏和热敏模板结合和释放特性
  • DOI:
    10.1021/acsami.5b08868
  • 发表时间:
    2015-12-16
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Li, Chenxi;Ma, Yue;Zhang, Huiqi
  • 通讯作者:
    Zhang, Huiqi

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其他文献

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易于交联的侧链偶氮苯聚合物,用于快速、持久地固定表面浮雕光栅
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    韩光;张洪涛;陈靖;孙骞;张育英;张会旗
  • 通讯作者:
    张会旗
适于水溶液体系的分子印迹聚合物研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    高分子通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张会旗;李晨溪
  • 通讯作者:
    李晨溪

其他文献

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多功能空心结构分子印迹聚合物纳米粒子的可控制备及其药物传输性能研究
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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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