C2N富碳纳米探针制备及其在胰腺癌早期诊断中的应用

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基本信息

  • 批准号：
    21775018
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    张袁健
  • 依托单位：
    东南大学
  • 学科分类：
    B0402.电分析化学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The manipulation of the composition and structures of signal-conversion materials is one of the most important factors to study their interaction with biomolecules for the construction of biosensors. Due to their unique bonding manner and geometric structures, carbon materials have exhibited promising applications in analytical chemistry. In this project, a new C2N based nanoprobe would be designed and prepared, along with electronic structure modulation, with the purpose to manipulate the electrochemiluminescence (ECL) emission ranging from UV- to red-light region. Further, by coupling two universal instruments, the individual ECL emission of multiple C2N nanoprobes by simultaneous measurement is supposed to be well separated. The micro/nanostructure of C2N nanoprobe and its surface properties will be engineered for a precise assembling in biosensor construction. Moreover, the signal transaction mechanism among the nanoprobe, the recognizing unit and the biomarkers will also be explored to build multiple pancreatic cancer biomarkers sensor in a single interface and develop the corresponding diagnosis models. It is highly anticipated that this project would pave the wide screen of pancreatic cancer biomarkers and open a new vista to develop new analytical methods of high performances.
信号转导材料的组成和结构调控是研究其与生物分子相互作用并应用于生命分析的重要基础。碳材料因其独特的成键方式和几何结构在分析领域具有广阔的应用前景。本项目拟提出设计和合成新型C2N富碳纳米探针材料，通过对其电子能带结构进行调控，实现其电化学发光波长从紫外光到红光的有效优化，并结合仪器联用技术将同时采集的多种C2N富碳纳米探针电化学发光波长信号进行有效分离。考察C2N富碳纳米探针微纳几何结构、表面性质调控对与生物分子间相互作用的影响和精确有序组装。探索纳米探针、识别功能生物分子和靶标分子间的转导机制，利用多种发光性质的C2N富碳纳米探针在单一传感界面上可分辨的生物传感电化学发光信号转换，发展针对多种胰腺癌靶标生物分子的多指标联合检测，建立多指标联用的胰腺癌诊断模型，从而推进胰腺癌早期诊断的大范围筛查，为生命分析科学的发展提供新思路。

结项摘要

本项目围绕如何实现多种胰腺癌靶标分子的快速和低成本联合检测，提出通过发展多色氮化碳ECL发光体实现多组分传感。根据研究计划项目设计了不同前驱体小分子通过热聚合反应制备氮化碳体相材料，采用物理剥离和化学剪裁等方法对其微纳结构和电子能带结构进行调控，发现C2N及其衍生物的发光均为缺陷态发光；进一步合成了不同掺杂和几何尺寸的氮化碳ECL发光体，实现了其电化学发光波长可分辨，探索了靶标识别分子和多种氮化碳纳米探针的组装方法，利用氮化碳纳米探针的带隙发光特性发展了新传感策略，实现了多元氮化碳纳米探针电化学发光同时检测多种胰腺癌靶标分子技术；受C2N和其他五元环或/和六元环为核心组装方式的-C-N-共轭结构的启示，突破主流氮化碳材料六元环拓扑结构的局限性，预测和合成了五元环氮化碳，并发展了针对不透明生物样品实时、动态、定量的光电传感应用；探索了多机制信号转导调控新策略及其动力学进一步优化传感性能，发展了多机制信号转导调控方法，研究了氮化碳纳米探针与靶标分子间的电化学发光信号转导过程和关键动力学步骤，进一步提高多种靶标分子联合检测的灵敏度、可靠性和检测范围等性能指标。此外，项目还发现了氮化碳可能的新型信号转导方式，如力学、类酶催化转换等，为进一步探索与生物、药物小分子的相互作用和传感新应用提供了理论和实验研究。该项研究将为推进氮化碳新型半导体材料在光电生物传感领域的应用提供新思路和新技术。同时，对于可持续发展、学科交叉和提高我国在光电新材料科学领域中的自主创新能力具有十分重要的意义。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（0）
Competitive Multiple-Mechanism-Driven Electrochemiluminescent Detection of 8-Hydroxy-2′-deoxyguanosine
  • DOI：
    10.1021/jacs.8b00515
  • 发表时间：
    2018-02-28
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子：
    15
  • 作者：
    Lv, Yanqin;Chen, Shiyu;Zhang, Yuanjian
  • 通讯作者：
    Zhang, Yuanjian
The Fe-N-C Nanozyme with Both Accelerated and Inhibited Bio-catalytic Activities Capable of Accessing Drug-Drug Interactions
具有加速和抑制生物催化活性的 Fe-N-C 纳米酶能够实现药物-药物相互作用
  • DOI：
    10.1002/anie.202003949
  • 发表时间：
    2020-07-09
  • 期刊：
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Xu, Yuan;Xue, Jing;Zhang, Yuanjian
  • 通讯作者：
    Zhang, Yuanjian
Molecular engineering of polymeric carbon nitride: advancing applications from photocatalysis to biosensing and more
聚合氮化碳的分子工程：推进从光催化到生物传感等的应用
  • DOI：
    10.1039/c7cs00840f
  • 发表时间：
    2018-04-07
  • 期刊：
    CHEMICAL SOCIETY REVIEWS
  • 影响因子：
    46.2
  • 作者：
    Zhou, Zhixin;Zhang, Yuye;Zhang, Yuanjian
  • 通讯作者：
    Zhang, Yuanjian
Water Molecule-Triggered Anisotropic Deformation of Carbon Nitride Nanoribbons Enabling Contactless Respiratory Inspection
水分子触发氮化碳纳米带的各向异性变形，实现非接触式呼吸检查
  • DOI：
    10.31635/ccschem.020.202000361
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    CCS Chemistry
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Zhang Yuye;Song Yongxiu;Shen Yanfei;Chen Kaiyang;Zhou Qing;Lv Yanqin;Yang Hong;Xu Ensheng;Liu Songqin;Liu Lei;Zhang Yuanjian
  • 通讯作者：
    Zhang Yuanjian
Hot-Tailoring of Carbon Nitride Dots with Redshifted Photoluminescence for Visual Double Text Encryption and Bioimaging
利用红移光致发光热剪裁氮化碳点，用于视觉双文本加密和生物成像
  • DOI：
    10.1002/chem.201901748
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Chemistry - A European Journal
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yang Mengran;Mei Hao;Shen Yanfei;Wu Kaiqing;Pan Deng;Liu Songqin;Zhang Ting;Zhang Yuanjian
  • 通讯作者：
    Zhang Yuanjian

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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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