冠心病早期预警生物标志物-microRNAs的高性能生物传感器研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61874105
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0404.半导体电子器件与集成
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2019-12-31

项目摘要

It’s a critical issue in the national economy and the people's livelihood to develop portable biosensors of microRNAs biomarkers for the early precaution of coronary heart disease. To this end, this project will focus on developing plug-in-type biosensors for the detection of microRNAs in blood samples, in hope of achieving absolute quantification, high sensitivity, high precision, fast-rate, and low cost. To realize such biosensors, non-plane bio-recognizing component will be constructed by covalently linking nucleic acid probes with doped ZnO nanowires deposited on flexible conductive substrates; high-performance GaAs-based high-electron-mobility transistor will be employed as the transducer component; and these two components will be coupled together via applying a unique design of separated-gate structure. Meanwhile, the successful implementation is mainly based on optimizing the structure parameters of the trasnsitors and the extended gates, tuning the properties of the nanowires, analyzing the surface potential of the bioreceptor pads, and device simulations. As a result, the equivalent Debye length of the non-plane bio-recognizing component, origins of the noises in the biosensors, and physical/chemical mechanisms underlying them will be clarified, so as to provide technology solutions to improve the detection limit, sensitivity, and signal-to-noise ratio of the obtained biosensors. The successful implementation of the project would provide technological support and theoretical basis whether for the construction of knowledge system of biochemical sensors based on traditional transistors or for the related bioelectronics/biosensors industry upgrading, which has important academic and practical values.
围绕冠心病早期预警microRNAs的便携式传感器这一能实现民生与经济共赢的重大需求,本项目拟以共价法在修饰掺杂氧化锌纳米线的柔性导电基底上固定核酸探针构建“纵深”型敏感识别元件、高性能GaAs基高电子迁移率晶体管为信号处理元件,采用分离延伸栅结构将两者巧妙结合开发插拔式生物传感器。实现血液样品中microRNAs的绝对定量、高灵敏度、高准确率、快捷、低成本的检测。通过晶体管器件结构和栅极构型的优化、纳米线性状的调控、敏感元件的表面电势分析、器件仿真模拟等研究手段,阐明“纵深”型敏感元件的等效德拜屏蔽长度及其关键影响因素及物理化学机制,弄清传感器噪声起源,掌握提高传感器的探测限、灵敏度、信噪比和稳定性的技术方案。本项目的成功实现有望为基于传统晶体管类信息器件的生物化学传感器知识体系的建立提供实验数据与理论依据,为相关的生物电子/生物传感产业升级提供技术支撑,具有重要的学术意义与应用价值。

结项摘要

围绕冠心病早期预警microRNAs的便携式传感器这一能实现民生与经济共赢的重大需求,本项目结合理论计算和实验设计,掌握了分离延伸栅GaAs基MM-HEMT器件结构参数、构型参数和制备参数,确定了至少5种以上的结构适用于生物传感器的应用。构建了双电层栅极构型的分离延伸栅GaAs基MM-HEMT生物传感器,针对多种心梗标志物,譬如cTnI、micro-RNA208以及PSA等验证EG-HEMT传感器的检测性能,达到了响应时间30s以及最小检测限1 pg/mL的指标。冠心病标志物-miR-208a的检测,该生物传感器可以检测的浓度范围为:10pM/L-1uM/L。在0.1×PBS溶液中,其阈值电压偏移和灵敏度与miR-208a浓度的对数呈良好的线性关系,且灵敏度在1 nM时可达到40%。 我们使用制备的EG-HEMT进行了病人血样分析(北大人民医院提供),通过对比临床检测数据,验证了此种生物传感器的实用前景。在ITO衬底上修饰掺杂氧化锌(ZnO)纳米棒作为基底,构筑了“纵深型”敏感识别元件。通过前驱体溶液浓度、温度、反应时间及衬底处理这四方面的调控,获得了不同形貌的ZnO纳米棒。尝试了ZnO纳米棒识别元件与HEMT器件相连构筑生物传感器,获得了初步的探测性能。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The temperature difference compensation effect of BCP-based OLEDs by variable temperature transient electroluminescence
变温瞬态电致发光对BCP基OLED的温差补偿效果
  • DOI:
    10.1088/1361-6641/ab1700
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Semicond. Sci. Technol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Penkai Fan;Min Guan;Yang Zhang;Yiyang Li;Xinfang Liu;Caichi Liu;Yiping Zeng
  • 通讯作者:
    Yiping Zeng
Extended gate-AlGaAs/GaAs HEMT for accurate cardiac troponin I antigen detection in clinical human serum
扩展门-AlGaAs/GaAs HEMT 用于准确检测临床人血清中的心肌肌钙蛋白 I 抗原
  • DOI:
    10.35848/1882-0786/ab6a00
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Physics Express
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Mengke Xu;Sufang Li;Min Guan;Yang Zhang;Yiping Zeng
  • 通讯作者:
    Yiping Zeng
Separative extended-gate AlGaAs/GaAs HEMT biosensors based on capacitance change strategy
基于电容变化策略的分离式扩展栅极AlGaAs/GaAs HEMT生物传感器
  • DOI:
    10.1063/5.0001786
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Jiahuan Yu;Mengke Xu;Lingyan Liang;Min Guan;Yang Zhang;Feng Yan;Hongtao Cao
  • 通讯作者:
    Hongtao Cao
Optoelectronic neuromorphic thin-film transistors capable of selective attention and with ultra-low power dissipation
具有选择性注意力和超低功耗的光电神经形态薄膜晶体管
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2019.06.007
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Nano Energy
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Yu J J;Liang L Y;Hu L X;Duan H X;Wu W H;Zhang H L;Gao J H;Zhuge F;Chang T C;Cao H T
  • 通讯作者:
    Cao H T
Aqueous solution-processed, self-flattening AlOx:Y dielectrics for fully-transparent thin-film transistors
用于全透明薄膜晶体管的水溶液处理、自平坦 AlOx:Y 电介质
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2019.05.093
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wu Weihua;Liang Lingyan;Yu Jingjing;Xiao Xi;Zhang Hongliang;Gao Junhua;Zhuge Fei;Chang Ting-Chang;Lan Linfeng;Cao Hongtao
  • 通讯作者:
    Cao Hongtao

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其他文献

欣胃颗粒治疗胃癌前病变的临床研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵立东

其他文献

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张杨的其他基金

新型窄带隙锑化物二维电子气材料及输运特性研究
  • 批准号:
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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

        graph TD
          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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