基于配位聚合物的一体化多功能酶复合材料制备及其生物传感应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21801259
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    柳思扬
  • 依托单位：
    中山大学
  • 学科分类：
    B0102.配位化学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Enzyme immobilization is an efficient method to overcome the limitations for applications. Coordination polymers (CPs), a novel class of multifunctional crystalline materials, has been successfully applied as substrates for enzyme immobilization. However, existing research only utilized CPs as matrix and protective layer for enzyme, the outstanding sensing, catalysis and flexible framework of CPs remains unexploited. This project is utilizing the responsive CPs for all-in-one multifunctional particle-based enzymatic composites applying in DNA demethylation-related biosensing. For detail, we choose oxygen-sensitive Cu(I) azolate CPs as matrix for enzyme immobilization; By co-precipitation and covalent binding method, glucose oxidase and DNA demethylation-related enzymes (TET) are immobilized with CPs; Furthermore, multiple functional components are hybridized within the function pores of CPs, and finally achieving all-in-one multifunctional particle-based enzymatic composites, which can further be applied in the study on mechanisms and regulating factors for enzymatic reactions and the intracellular/ intra-organizational imaging of the substrates. This project efficiently solve the difficulties in design, synthesis for enzymatic composites, and overcome the limitations brought by co-regent in applications. Besides, this project will expand the application range of enzymatic sensor, and widen the prospects and properties for PCP-based bio-materials.
制备酶复合材料是克服酶分子应用限制的有效方法。配位聚合物的刚性框架结构在酶复合材料设计方面已表现出极大优势，但其他诸多优异性能至今尚无研究。项目拟将配位聚合物的响应性引入酶复合材料的设计，发展一体化多功能纳米/微米颗粒酶复合材料，并应用于DNA去甲基化等相关生物传感研究。设计合成具有氧气响应性的Cu(I)多氮唑配位聚合物作为固定化酶载体；研究晶体包裹技术或表面共价嫁接技术固定葡萄糖氧化酶和TET（ten-eleven translocation）酶；进一步引入多种功能材料实现多元复合，制备一体化多功能纳米/微米颗粒型酶复合材料。应用酶复合材料对酶反应机理与调控因子的探究以及酶反应底物浓度的细胞/组织内成像分析。项目的研究能有效解决酶复合材料设计复杂，制备困难，需额外共反应试剂对应用带来的极大限制问题，在拓宽配位聚合物-酶复合材料的设计思路、拓展其应用范围方面具有重要的理论意义和实用价值。

结项摘要

本研究突破传统配位聚合物（CP）与生物分子复合研究中仅以CP为生物分子固定化载体的传统思路，创造性的通过晶体功能设计构建与酶可以产生串联反应的多功能CP与多种酶进行复合，实现多功能一体化，优化复合材料性能，并最终以尽可能少的组分数获得最突出的传感及治疗性能。以此思路为基础，构建了系列具有优异性能的复合材料用于：（1）利用氧敏感CP对GOx进行固定化，构建一种具有氧气传感性能、血糖传感性能以及酶催化活性的多功能生物纳米复合材料。（2）利用Cu(I)多氮唑CP材料特殊的GSH响应性与光响应性，构建多功能纳米载体实现在癌症组织特异性药物释放，并实现多模态联合治疗的纳米平台；（3）利用上述Cu(I)CP材料的荧光淬灭性能以及细胞转运功能，实现了细胞内miRNA高灵敏成像；（4）建立了基于配位聚合物细胞外壳限域作用的细胞表面pH动态灵敏检测新方法。总之本研究在CP与酶等生物分子复合材料领域具有较高原创性及创新性，利用晶体功能设计的思想实现了多功能一体化的突破。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Polymerization retardation isothermal amplification (PRIA): a strategy enables sensitively quantify genome-wide 5-methylcytosine oxides rapidly on handy instruments with nanoscale sample input
聚合延迟等温扩增 (PRIA)：一种策略能够在具有纳米级样品输入的便携式仪器上快速灵敏地定量全基因组范围的 5-甲基胞嘧啶氧化物
  • DOI：
    10.1093/nar/gkz704
  • 发表时间：
    2019-11-04
  • 期刊：
    NUCLEIC ACIDS RESEARCH
  • 影响因子：
    14.9
  • 作者：
    Chen, Danping;Wang, Yang;Zou, Xiaoyong
  • 通讯作者：
    Zou, Xiaoyong
Two-dimensional coordination polymer-based nanosensor for sensitive and reliable nucleic acids detection in living cells
基于二维配位聚合物的纳米传感器，用于活细胞中灵敏可靠的核酸检测
  • DOI：
    10.1016/j.cclet.2021.07.041
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子：
    9.1
  • 作者：
    Xu Yuzhi;Zhang Yanfei;Yang Huihui;Yin Wen;Zeng Leli;Fang Shuo;Liu Si-Yang;Dai Zong;Zou Xiaoyong;Pan Yihang
  • 通讯作者：
    Pan Yihang
Fluorescence on-off-on with small and charge-tunable nanoparticles enables highly sensitive intracellular microRNA imaging in living cells.
带有电荷可调的小型纳米粒子的荧光开关可以在活细胞中实现高度灵敏的细胞内 microRNA 成像。
  • DOI：
    10.1016/j.talanta.2021.122114
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Talanta
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Li Chunrong;Zhang Yanfei;Chen Jun;Liu Liping;Yang Huihui;Liu SiYang;Xu Yuzhi;Dai Zong;Zou Xiaoyong
  • 通讯作者：
    Zou Xiaoyong
Metastable Dumbbell Probe-Based Hybridization Chain Reaction for Sensitive and Accurate Imaging of Intracellular-Specific MicroRNAs In Situ in Living Cells
基于亚稳态哑铃探针的杂交链式反应，可对活细胞内的细胞内特异性 MicroRNA 原位进行灵敏、准确的成像
  • DOI：
    10.1021/acs.analchem.8b05920
  • 发表时间：
    2019-04-02
  • 期刊：
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Chen, Jun;Yang, Hui-Hui;Zou, Xiaoyong
  • 通讯作者：
    Zou, Xiaoyong
Polymerization retardation isothermal amplification strategy enables the sensitive and facile investigation of the flanking sequence preference of ten-eleven translocation 2 protein
聚合延迟等温扩增策略能够灵敏而轻松地研究 10-11 易位 2 蛋白的侧翼序列偏好
  • DOI：
    10.1016/j.aca.2020.02.038
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Chen Danping;Wang Yang;Chen Jun;Zhang Yanfei;Dai Zong;Zou Xiaoyong
  • 通讯作者：
    Zou Xiaoyong

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其他文献

沸石型咪唑锌框架MAF-6的一价铜磷光掺杂
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    应用化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张学峰;许彦桐;柳思扬;叶嘉文;张杰鹏
  • 通讯作者：
    张杰鹏

其他文献

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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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