基于2D-MOFs材料的CRISPR生物传感平台的构建及其在MC-LR检测与预警中的应用
批准号:
82073607
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
丁萍
依托单位:
学科分类:
卫生分析化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
丁萍
中文摘要
藻类所产生的微囊藻毒素严重威胁着人类健康和环境安全,如何发展高性能的微囊藻毒素-LR(MC-LR)痕量检测方法是我国亟待解决的重要公共卫生问题。本项目针对现有MC-LR检测方法灵敏度低和选择性差等问题,拟结合CRISPR-Cas14a系统侧链裂解活性赋予的自我信号放大功能和功能化M-TCPP(Fe)/NPs优异的催化、光学、电化学性能,通过M-TCPP(Fe)/NPs将CRISPR-Cas14a对底物ssDNA切割信号转换为光学或电化学信号,构建系列基于2D-MOFs材料的新型CRISPR生物传感平台,从而实现对MC-LR的超灵敏检测。同时利用所建立的传感平台灵敏度高的优势,监测真实水环境中MC-LR含量变化,引入BP神经网络方法建立早期MC-LR污染预警系统。本项目的完成可为MC-LR的痕量检测提供技术支持,为预防藻毒素污染和水华发生提供科学依据,同时也为其他毒素的监测与预警提供新思路。
英文摘要
Microcystins (MCs), a group of biologically active compound produced and released by cyanobacteria, poses a tremendous threat to to human health and and environmental safety. Better performance of analytical methods for trace detection of microcystin-LR (MC-LR) are urgently necessary to protect environmental safety and ensure public health. Reported sensors for MC-LR determination showed disadvantages in low sensitivity and poor selectivity. Thus, our research aims to develop a series of novel sensing platforms for detection of MC-LR based on CRISPR-Cas14a technology and M-TCPP(Fe)/NPs. In these newly designed sensors, the CRISPR-Cas14a is used to generate signal while the M-TCPP(Fe)/NPs are used to convert that signal into optical or electrochemical signal, which combine dual advantages of CRISPR-Cas14a of signal amplification by trans-cleavage activity and M-TCPP(Fe)/NPs of excellent catalytic, optical as well as electrochemical properties. In addition, the BP neural network is introduced to establish MC-LR early pollution warning system on the basis of the MC-LR concentration changes in the real water environment monitored by these established biosensors. This project will provide technical support for trace detection of MC-LR and a scientific basis for the prevention of cyanobacteria bloom, and also has great potential in monitoring and early warning of other toxins.
藻类所产生的微囊藻毒素严重威胁着人类健康和环境安全,如何发展高性能的微囊藻毒素-LR(MC-LR)痕量检测方法是我国亟待解决的重要公共卫生问题。.本项目针对现有MC-LR检测方法灵敏度低和选择性差等问题,通过水热法和一锅法等制备了荧光、催化以及导电性能优异的 M-TCPP(Fe)/NPs 复合材料。以适配体作为MC-LR高特异性识别元件,利用酶催化、CRISPR-Cas系统和纳米复合材料作为信号放大工具,构建系列基于2D-MOFs材料的新型CRISPR生物传感平台,并引入BP神经网络方法建立早期MC-LR污染预警系统。所构建的基于Cu/Au/Pt TNP-DNA水凝胶信号放大的比色传感器对MC-LR的线性响应范围为4.0 ng/L~10.0 μg/L,检出限为3.0 pg/mL,选择性好。与商业化ELISA试剂盒相比,两者结果具有较好的一致性。基于CRISPR-Cas12a信号放大的适配体荧光传感体系可以实现对0.01 ~ 50.0 ng/mL浓度范围内MC-LR的准确定量,检出限为0.39 pg/mL,干扰较小。构建的HRP介导CRISPR-Cas12a双重信号放大比色传感器对MC-LR的线性响应范围为0.01 ~ 50.0 ng/mL,检出限为4.53 pg/mL,干扰较小。Cas14-pMOFs荧光传感器对MC-LR的线性响应范围为50.0 pg/mL~1.0 μg/mL,检出限为19.0 pg/mL,该传感器具有较好的特异性和稳定性。同时利用所建立的传感平台灵敏度高的优势,监测真实水环境中MC-LR含量变化,建立了早期MC-LR污染预警系统。本项目的完成为MC-LR的痕量检测提供了技术支持,为预防藻毒素污染和水华发生提供了科学依据,同时也为其他毒素的监测与预警提供了新思路。本项目实施期间已有4项发明专利授权,在国际国内重要期刊发表高水平论文17篇,培养了博士生2人,硕士生8名, 研究成果获得湖南省检验检测科学技术奖一等奖1项和湖南省预防医学技术奖三等奖1项,项目成果满足计划书的要求,达到结题条件。
基于噬菌体-水凝胶的RPA-CRISPR/Cas12a传感器构建及其对食品中鼠伤寒沙门氏菌的检测研究
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批准号:2026JJ50555
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2026
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负责人:丁萍
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依托单位:
M-Fe(CN)6 MOFs共催化介导的CRISPR微流控传感器一体化检测抗生素耐药基因及其宿主的应用研究
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批准号:82373635
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2023
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负责人:丁萍
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依托单位:
多功能纳米探针的构建及其在Alzheimer 病细胞多模态成像的应用研究
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批准号:2019JJ40399
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2019
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负责人:丁萍
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依托单位:
新型功能化生物吸附复合材料的制备及其吸附废水中铅离子的行为与机理研究
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批准号:21676305
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项目类别:面上项目
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资助金额:69.0万元
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批准年份:2016
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负责人:丁萍
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依托单位:
国内基金
海外基金