介孔SiO2复合磁性粒子的制备及其在细胞外DNA提取中的应用研究
结题报告
批准号:
51372097
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
杨文胜
依托单位:
学科分类:
E0210.无机非金属类生物材料
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
潘颖、梁经纶、倪宇阳、王睿、刘红、齐晓影、郭子龙
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中文摘要
研究结果表明短片段的细胞外DNA在癌症早期诊断、疾病治疗监控等领域有重要的应用前景。目前的DNA提取技术已经可以满足长片段基因组DNA的提取要求,但短片段DNA提取还缺乏成熟有效的方法。本项目提出设计制备不同孔结构和表面性质的介孔SiO2复合磁性粒子,以期实现对短片段DNA的高效和片段均衡性提取。系统研究孔径、孔道结构和表面性质对不同片段长度DNA在粒子表面吸附/脱附过程的影响。结合DNA吸附过程中的构像变化,评价熵变和焓变对吸附过程的调控规律。建立不同长度片段DNA在介孔SiO2复合磁性粒子表面的热力学和动力学吸附模式,为细胞外DNA的高效和片段均衡性提取奠定材料和方法学基础。
英文摘要
Cell-free DNA (cfDNA) with short segments has attracted intensive research interests due to its potential applications in cancer screening, prognosis and monitoring of the efficacy of anticancer therapies. To date the extraction techniques for long segment DNA have been well developed, while there is still no approach for efficient and balanced extraction of cell-free DNA. In this project, we proposed the design and preparation of mesoporous silica-magnetic composite particles with adjustable pore structures and surface properties. The effect of the pore structures and surface properties on the adsorption and desorption processes of DNA with different segment lengths will be investigated systematically. The enthalpy and entropy effect on the adsorption/desorption processes of DNA will be evaluated by combined investigation on the conformation changes of DNA. The thermodynamic and kinetic models for the segment length selective adsorption of DNA on the mesoporous silica-magnetic composite particles will be established. The materials and methodologies derived from this project will pave the way for highly efficient and segment balanced extraction of cell-free DNA.
项目执行期间,以胞外DNA (cfDNA) 选择性提取为导向,对介孔SiO2粒子的尺寸、微结构及表面性质及其对DNA的吸附/脱附行为进行了研究。对SiO2粒子的生长过程进行了系统定量研究,实现了对介孔SiO2粒子的尺寸、形貌与微结构的精准调控;构建了核壳结构的Au/SiO2复合探针粒子,为在分子水平上理解DNA在SiO2粒子表面的吸附/脱附行为奠定了材料基础;从赖氨酸修饰的介孔SiO2粒子出发,实现了不同片段长度DNA的有效分离,为cfDNA的提取提供了新的方法。相关研究成果共发表SCI检索文章 10篇,申请发明专利10项,其中8项已获授权。.1. 以经典的Stöber法为模型体系,测定了SiO2胶体粒子生长中的水解/缩合反应速率,在分子水平上揭示了胶体粒子的成核/生长过程,并提出了新的“原位种子生长”模型,为介孔SiO2粒子尺寸、形貌与微结构的精准调控奠定了理论基础。.2. 利用Stöber方法制备了壳层厚度可在6-25 nm之间连续可调的金纳米花/ SiO2复合粒子(Au NFs@SiO2), 具有优化壳层厚度的复合粒子兼具良好的荧光和Raman增强效应,为在分子水平研究DNA在介孔SiO2粒子表面吸附/脱附过程提供了可行的探针材料。.3. 利用偶联反应在介孔SiO2粒子表面引入了两性的赖氨酸基团,通过简单调节溶液的pH值和离子强度,可以实现两种或三种不同片段长度DNA的选择性分离,这种DNA选择性提取方法的建立,为cfDNA在基因测序、癌症早期诊断和疾病治疗监控等领域的应用奠定了方法学基础。
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
One-step preparation of pyrene-doped silica particles with tunable emmision and their application for ethanol detection
一步法制备可调谐发射的芘掺杂二氧化硅颗粒及其在乙醇检测中的应用
DOI:10.1016/j.colsurfa.2016.06.053
发表时间:2016
期刊:Colloids and Surfaces A-Physicochemical and Engineering Aspects
影响因子:5.2
作者:Zilong Guo;Yanan Guan;Weishi Zheng;Zhenzhen Huang;Wensheng Yang
通讯作者:Wensheng Yang
DOI:10.7503/cjcu20160608
发表时间:2016
期刊:高等学校化学学报
影响因子:--
作者:杨爽;纪小会;杨文胜
通讯作者:杨文胜
In-situ preparation of size-tunable gold nanoparticles in porous resorcinol–formaldehyde resin
多孔间苯二酚-甲醛树脂中原位制备尺寸可调的金纳米颗粒
DOI:10.1016/j.colsurfa.2015.08.008
发表时间:2015-11
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
影响因子:--
作者:Guo Zilong;Huang Zhenzhen;Zhuang Jiaqi;Yang Wensheng
通讯作者:Yang Wensheng
Unraveling the Growth Mechanism of Silica Particles in the Stober Method: In Situ Seeded Growth Model
揭示 Stober 法中二氧化硅颗粒的生长机制:原位晶种生长模型
DOI:10.1021/acs.langmuir.7b01140
发表时间:2017-06-13
期刊:LANGMUIR
影响因子:3.9
作者:Han, Yandong;Lu, Ziyang;Yang, Wensheng
通讯作者:Yang, Wensheng
Size-selective separation of DNA fragments by using lysine-functionalized silica particles.
使用赖氨酸功能化二氧化硅颗粒对 DNA 片段进行尺寸选择性分离
DOI:10.1038/srep22029
发表时间:2016-02-25
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Liu L;Guo Z;Huang Z;Zhuang J;Yang W
通讯作者:Yang W
二氧化硅粒子尺寸与微结构调控的分子机制研究
  • 批准号:
    21773089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    杨文胜
  • 依托单位:
具有表面电荷反转能力磁性粒子的制备及其在DNA提取中的应用研究
  • 批准号:
    51072064
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    杨文胜
  • 依托单位:
利用配位相互作用构建协同性纳米晶组装体系
  • 批准号:
    20773053
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    杨文胜
  • 依托单位:
超顺磁性复合粒子的制备及其与DNA相互作用研究
  • 批准号:
    50572031
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    杨文胜
  • 依托单位:
可在植物叶片表面形成拓扑结构的纳米材料
  • 批准号:
    50172019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    杨文胜
  • 依托单位:
利用低聚DNA组装量子点网状纳米结构图形
  • 批准号:
    60171022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    杨文胜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金