气溶胶中禽流感病毒的微流控芯片富集与裸眼检测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31802219
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    18.0万
  • 负责人：
    刘宁
  • 依托单位：
    中国农业大学
  • 学科分类：
    C1806.兽医传染病学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Highly pathogenic avian influenza is a serious animal disease and mainly transmitted through the respiratory tract. It is of great significance to develop new methods for detection of avian influenza virus (AIV) in air. This study intends to investigate a new AIV detection method using microfluidic chip for collection, separation and concentration of the AIV in aerosol and enzymatic catalysis for naked-eye detection of the viruses. For virus collection and concentration, a microfluidic chip will be simulated using COMSOL and fabricated using 3D printing and polydimethylsiloxane (PDMS) molding. Combined with the immune magnetic separation method, the microfluidic chip will be used to collect, separate, and concentrate the target AIV from the air sample to obtain the magnetic viruses. The impact of the size of the magnetic beads, the shape of the microfluidic channel and the flow rate of the fluids on the collection and concentration of the viruses will be deeply studied. For virus detection, the immune polystyrene (PS) microbeads labeled with catalase will be used to react with the magnetic viruses to form the magnetic virus-PS microbead-catalase complexes. Then, the catalase on the complexes will catalyze hydrogen peroxide to produce oxygen, which can pull the dye liquid column to move. Finally, the moving distance will be used to determine the concentration of the viruses. This project will bring forth a novel idea for detection of AIV in air and can lay the theoretical foundation for building a platform for detection of airborne animal pathogens.
高致病性禽流感是农业部认定的重大动物疫病，主要经气源呼吸道传播，因此研究空气中禽流感病毒的检测方法具有重要意义。本项目拟研究一种基于微流控芯片的气溶胶中禽流感病毒富集方法和一种基于酶促反应的禽流感病毒裸眼检测方法，以此建立一种气溶胶中禽流感病毒检测的新方法。在病毒富集方面，利用COMSOL软件仿真设计微流控芯片，利用3D打印技术和聚二甲基硅氧烷（PDMS）制作微流控芯片，结合免疫磁分离技术，对人工制造气溶胶中的病毒进行分离和富集，得到磁病毒，将重点研究磁珠粒径、微通道形状和液体流速等关键参数对禽流感病毒富集效率的影响。在病毒检测方面，利用过氧化氢酶标记的免疫聚苯乙烯微球与磁病毒进行结合，形成酶病毒，利用酶病毒上的过氧化氢酶催化过氧化氢产生氧气，来推动染料液柱移动，并根据移动距离判断病毒的浓度。本项目将提出一种气溶胶中禽流感病毒检测的新思路，为构建经空气传播的动物病原检测平台奠定理论基础。

结项摘要

气溶胶是疾病传播的重要途径，开展气溶胶中病原微生物监测具有重要意义，目前尚无有效的监测手段，因此本项目旨在建立一种气溶胶中病原微生物的微流控芯片富集与裸眼检测方法。本项目分别设计开发了一种基于离心法的微流控芯片、一种基于鱼骨形结构的微流控芯片以及一种基于干燥小球的富集柱，并开展了气溶胶收集实验。结果表明：基于干燥小球的富集柱可对不同浓度的人工模拟沙门氏菌气溶胶进行有效收集，当沙门氏菌溶液的浓度为1.87 × 10^4和1.87 × 10^6 CFU/mL时，收集到的沙门氏菌数量分别为1.5 × 10^3和6.5 × 10^3 cells。此外，本项目还设计开发了一种可用于裸眼检测的微流控生物传感器，利用免疫纳米磁珠和过氧化氢酶标记的免疫聚苯乙烯微球分别进行沙门氏菌的特异分离和标记，得到磁珠-细菌-微球复合体，酶催化反应产生气体推动红色指示液移动，通过移动距离进行沙门氏菌定量检测。实验结果表明：通过裸眼观察指示液移动距离，该生物传感器可在2小时内实现沙门氏菌的定量检测，线性检测范围为10^2-10^5 CFU/mL，检测下限为150 CFU/mL。本项目提出了一种基于气动距离指示、酶催化以及免疫磁分离的微流控生物传感器，可应用于病原微生物的快速检测，进一步深入研究可提供一种具有应用前景的微生物现场检测新方法。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
A capillary biosensor for rapid detection of Salmonella using Fe-nanocluster amplification and smart phone imaging
利用铁纳米簇放大和智能手机成像快速检测沙门氏菌的毛细管生物传感器
  • DOI：
    10.1016/j.bios.2018.11.042
  • 发表时间：
    2019-02-15
  • 期刊：
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子：
    12.6
  • 作者：
    Zhang, Huilin;Xue, Li;Lin, Jianhan
  • 通讯作者：
    Lin, Jianhan
An ultrasensitive biosensor for colorimetric detection of Salmonella in large-volume sample using magnetic grid separation and platinum loaded zeolitic imidazolate Framework-8 nanocatalysts
使用磁栅分离和负载铂的沸石咪唑酯 Framework-8 纳米催化剂，用于对大体积样品中沙门氏菌进行比色检测的超灵敏生物传感器
  • DOI：
    10.1016/j.bios.2019.111862
  • 发表时间：
    2020-02-15
  • 期刊：
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子：
    12.6
  • 作者：
    Wang, Lei;Huo, Xiaoting;Lin, Jianhan
  • 通讯作者：
    Lin, Jianhan
A microfluidic biosensor for online and sensitive detection of Salmonella typhimurium using fluorescence labeling and smartphone video processing
使用荧光标记和智能手机视频处理在线灵敏检测鼠伤寒沙门氏菌的微流体生物传感器
  • DOI：
    10.1016/j.bios.2019.111333
  • 发表时间：
    2019-09-01
  • 期刊：
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子：
    12.6
  • 作者：
    Wang, Siyuan;Zheng, Lingyan;Lin, Jianhan
  • 通讯作者：
    Lin, Jianhan
A microfluidic immunosensor for visual detection of foodborne bacteria using immunomagnetic separation, enzymatic catalysis and distance indication
一种利用免疫磁性分离、酶催化和距离指示视觉检测食源性细菌的微流控免疫传感器
  • DOI：
    10.1007/s00604-019-3883-x
  • 发表时间：
    2019-12-01
  • 期刊：
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Cai, Gaozhe;Zheng, Lingyan;Lin, Jianhan
  • 通讯作者：
    Lin, Jianhan

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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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    10.16652/j.issn.1004-373x.2019.10.012
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    2019
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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    苏中
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  • DOI：
    10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.09.009
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    表面技术
  • 影响因子：
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  • 作者：
    何乃如;李建红;贾均红;刘宁;杨杰;梁海涛
  • 通讯作者：
    梁海涛

其他文献

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基于TLR/NF-κB/STAT3信号通路探讨肠道菌调控肠黏膜免疫缓解结肠炎的机制
  • 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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