基于等离子体热纳米探针技术的单细胞分析
结题报告
批准号:
21605081
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
陈子轩
依托单位:
学科分类:
B0404.化学与生物传感
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈学勤、马诚、章冠宇、嵇雨生、于莎
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中文摘要
传统细胞传感策略利用探针与目标生物分子之间的相互作用产生信号并对其进行分析,其响应时间、抗干扰能力、灵敏度均受到探针对目标分子特异性识别能力的限制,因而无法实现对细胞内的一些瞬间生物化学反应的精准分析。为了实现这一目标,需要发展一种更加灵敏、快速的传感模式。化学反应总伴随着热的变化,因此可以直接利用细胞中生化反应产生的热对单细胞行为进行动态分析,从而避免与被测生物分子的接触,该策略在单细胞分析中具有极大的应用潜力。本项目拟合成具有热响应性能的等离子体纳米探针,利用其在温度变化时产生的散射光信号,实现对细胞内局部温度的高灵敏实时成像,并以此对细胞内的发热生理过程进行动态追踪。在此基础上,拟利用该纳米探针在周期性激光辐照下发生的振动,开发一种等离子体热纳米振子,其振动信号不受非特性吸附生物分子的影响,利用这一性质,我们拟将该热纳米振子应用于单分子级别的细胞分析。
英文摘要
Current cytosensors focus on the interaction between probe and target biomolecule, which confined the response time, selectivity and sensitivity. To achieve real-time analysis of temporal intracellular biochemical reactions, a new detection strategy providing rapid response and high sensitivity is required. Chemical reaction comes with thermal change, thus it is possible to realize dynamic analysis of single cells via monitoring the heat generated by intracellular reactions. This strategy avoids interaction between probe and target biomolecule, indicating its great potential in single-cell analysis. In this proposal, we plan to synthesis a thermal-responsible plasmonic nanoprobe for accurate intracellular temperature imaging with purpose of thermogenesis dynamic tracing. In addition, we plan to fabricate a plasmonic thermal nano-oscillator based on the vibration of nanoprobes under a periodic laser irradiation, avoiding nonspecific adsorption interference of biomolecules, and we plan to utilize this thermal nano-oscillator for high-sensitive single-cell analysis.
传统细胞传感策略利用探针与目标生物分子之间的相互作用产生信号并对其进行分析,其响应时间、抗干扰能力、灵敏度均受到探针对目标分子特异性识别能力的限制,因而无法实现对细胞内的一些瞬间生物化学反应的精准分析。为了实现这一目标,需要发展一种更加灵敏、快速的传感模式。化学反应总伴随着热的变化,因此可以直接利用细胞中生化反应产生的热对单细胞行为进行动态分析,从而避免与被测生物分子的接触,该策略在单细胞分析中具有极大的应用潜力。本项目严格按照既定研究计划进行,顺利地完成所制定的全部研究目标。首先,本项目搭建了TIRF-激光等离子体热显微镜,采用双色脉冲激光作为TIRF光源对单颗粒金纳米棒探针的LSPR散射光进行激发,并通过自主创制的算法对其光谱波长进行高时空分辨成像。通过对探针进行细胞靶向性修饰后将其孵育至HeLa细胞内部,最终实现单细胞内的局部瞬态热成像这一目标。同时,本项目自主研制搭建了共轴双物镜成像系统,提出表面等离子共振耦合暗场显微成像技术。利用这一技术研制了等离子体光驱热纳米振子,实现了单分子miRNA杂交动力学分析。此外,本项目基于自主研制的全内反射暗场显微镜,利用石墨烯可调的光散射性质,打造了一种基于石墨烯的电化学显微成像系统GEM,可以实现对石墨烯表面微小电荷变化的成像分析。本项目目前共发表SCI论文9篇,其中影响因子大于5.0的论文9篇。项目成员参加了2次国内相关领域学术会议和3次国际会议。在经费使用方面,本项目严格遵照国家法律法规及南京大学经费管理规定,专款专用,符合预算书的规定。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Potential-Resolved Electrochemiluminescence Nanoprobes for Visual Apoptosis Evaluation at Single-Cell Level
用于单细胞水平视觉凋亡评估的电位分辨电化学发光纳米探针
DOI:10.1021/acs.analchem.9b01401
发表时间:2019-05-07
期刊:ANALYTICAL CHEMISTRY
影响因子:7.4
作者:Liu, Gen;Jin, Bao-Kang;Zhu, Jun-Jie
通讯作者:Zhu, Jun-Jie
Dynamically imaging collision electrochemistry of single electrochemiluminescence nano-emitters.
单一电化学发光纳米发射体的动态成像碰撞电化学
DOI:10.1039/c8sc02251h
发表时间:2018-08-07
期刊:Chemical science
影响因子:8.4
作者:Ma C;Wu W;Li L;Wu S;Zhang J;Chen Z;Zhu JJ
通讯作者:Zhu JJ
Imaging the transient heat generation of individual nanostructures with a mechanoresponsive polymer.
使用力响应聚合物对单个纳米结构的瞬态热量产生进行成像
DOI:10.1038/s41467-017-01614-0
发表时间:2017-11-14
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Chen X;Xia Q;Cao Y;Min Q;Zhang J;Chen Z;Chen HY;Zhu JJ
通讯作者:Zhu JJ
Fermi level-tuned optics of graphene for attocoulomb-scale quantification of electron transfer at single gold nanoparticles
石墨烯的费米能级调谐光学器件用于单个金纳米颗粒电子转移的阿库仑量级定量
DOI:10.1038/s41467-019-11816-3
发表时间:2019-08
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Qing Xia;Zixuan Chen;Pengwei Xiao;Minxuan Wang;Xueqin Chen;Jian-Rong Zhang;Hong-Yuan Chen;Jun-Jie Zhu
通讯作者:Jun-Jie Zhu
Electrochemiluminescence Investigation of Glucose Transporter 4 Expression at Skeletal Muscle Cells Surface Based on a Graphene Hydrogel Electrode
基于石墨烯水凝胶电极的骨骼肌细胞表面葡萄糖转运蛋白 4 表达的电化学发光研究
DOI:10.1021/acs.analchem.8b05340
发表时间:2019
期刊:Analytical Chemistry
影响因子:7.4
作者:Gen Liu;Cheng Ma;Bao-Kang Jin;Zixuan Chen;Fa-Liang Cheng;Jun-Jie Zhu
通讯作者:Jun-Jie Zhu
基于等离激元纳米传感器的细胞生物力学研究
  • 批准号:
    22374072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    陈子轩
  • 依托单位:
多模态显微成像技术的开发与单细胞生理过程的原位动态研究
  • 批准号:
    21974065
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    陈子轩
  • 依托单位:
国内基金
海外基金