可调控型复合导电凝胶修饰的细胞色素P450传感器－质谱在线联用系统的构建及其在电化学驱动的药物代谢中的应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21804035
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    王诗
  • 依托单位：
    湖北科技学院
  • 学科分类：
    B0406.生命与公共安全分析
  • 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

The study of drug metabolism has significance for the research of new drug, the design of dosage regiment and individualization. However, the active redox center structure of CYP450 subtypes is different, and it is often shielded by the insulating outer protein shell. Therefore, it is necessary to discover a specific material that can accelerate the direct electron communication between the redox center of CYP450 subtypes and the electrode. In this study, the CYP450 biosensor based on adjustable TTF-TCNQ/ionic liquid (TTF-TCNQ/IL) conductive gel and carbon nanotube (CNT) gels/ionic liquid (CNT/IL) conductive gel is fabricated. The efficient biosensing of the CYP450 biosensor could be achieved via the synergy effects of TTF-TCNQ/IL and CNT/IL. The adjustable TTF-TCNQ/IL conductive gel formation is related to the TTF-TCNQ crystallites grown during the interactions between charge-transfer TTF-TCNQ and IL, and it depends on both the cations and anions of IL. The TTF-TCNQ crystallites in TTF-TCNQ/IL-CNT/IL composite gels could connect the active center of redox CYP450 subtypes with the electrode surface, and improve the sensitivity of CYP450 biosensor. Then the proposed CYP450 isoforms biosensors in combination with mass spectrometer (MS)　are used for detecting　metabolism assessments of different drugs. The coupling of MS with adjustable conductive gels (TTF-TCNQ/IL-CNT/IL) modified CYP450 biosensor will become a powerful tool and a universal detection platform for drug metabolism studies due to the excellent selectivity and sensitivity of detection.
细胞色素P450(CYP450)介导的药物代谢研究对新药的设计开发及精准医疗具有重要意义。CYP450传感器可通过电化学驱动在体外模拟CYP450的催化代谢，但CYP450存在不同亚型的活性中心结构有差异，且电催化活性低的问题。项目拟研究离子液体(IL)对电荷转移复合物TTF-TCNQ晶体的调控机制，制备可调控型导电凝胶(TTF-TCNQ/IL)，利用碳纳米管/IL导电凝胶(CNT/IL)的增效作用，将TTF-TCNQ/IL与CNT/IL复合修饰CYP450传感器，针对不同CYP450亚型，调控复合导电凝胶中TTF-TCNQ晶体的生长组装及定位，使其作为桥梁加速活性中心与电极间电子转移，提高电催化性能。将该传感器与质谱构建在线联用系统，对电化学驱动的药物代谢进行分析。可调控型复合导电凝胶修饰的CYP450传感器及其与质谱的在线联用有望成为通用型检测平台，提供药物代谢分析的新理论和新方法。

结项摘要

本项目围绕复合导电凝胶（TTF-TCNQ/IL-CNT/IL）修饰的CYP450传感器开展研究。探索了不同种类离子液体（IL）对TTF-TCNQ晶体的影响，CNT/IL对TTF-TCNQ/IL的增效作用，及TTF-TCNQ/IL-CNT/IL复合导电凝胶对CYP450催化活性的影响。构建了不同亚型的CNT/IL-TTF-TCNQ/IL/CYP450传感器，对相应药物的代谢进行分析。结果表明，IL中带负电荷的TCNQ和带正电荷的TTF之间发生的电荷转移效应是形成TTF-TCNQ晶体的主要驱动力。不同长度的烷基侧链可能会影响共轭咪唑单元与TTF-TCNQ晶体之间的相互作用，导致不同IL中TTF-TCNQ晶体存在差异。将TTF-TCNQ/IL修饰的传感器检测酪氨酸，1.0×10-7~2.0×10-5 mol L-1范围内具有良好的线性关系，检测限为0.4×10-7 mol L-1。CNT/IL作为优良的载体与导电基底可提高TTF-TCNQ/IL中TTF-TCNQ晶体的分散程度和稳定性。兼具电子和离子导电性的CNT/IL-TTF-TCNQ/IL复合凝胶成为连接CYP450与电极间电子转移的桥梁。恒电位-0.45V下，TTF-TCNQ/IL-CNT/IL/CYP3A4传感器检测环磷酰胺，1.5×10-7~3×10-4 mol L-1范围内呈线性关系，检测限为0.565×10-7 mol L-1。恒电位-0.5V下，TTF-TCNQ/IL-CNT/IL/CYP2D6传感器检测奋乃静，6×10-8~1.6×10-5 mol L-1浓度范围内呈线性关系，检测限为4.5×10-8 mol L-1。但不同亚型CYP450主要附着于TTF-TCNQ晶体表面，固载量不易调控。新的MOF/TCNQ复合材料不但能增加CYP450的选择性和稳定性，还可简化CYP450传感器的构建。Ni@2-MI-TCNQ/CYP1A2传感器与Zn@2-MI-TCNQ/CYP2C9传感器分别检测华法林与双氯芬酸，结果显示不同MOF的微孔和晶体结构以及金属中心的活性位点有助于增加CYP450亚型的选择性；TCNQ则可提高电化学检测过程中电子的传质效率。本项目关于CNT/IL-TTF-TCNQ/IL、MOF/TCNQ与CYP450作用机制的探讨，为CYP450传感器的构建及性能提升提供了新方法。

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（8）
聚乙烯亚胺官能化核-壳型磁性钴纳米粒/血红蛋白传感器制备及过氧化氢的测定
  • DOI：
    10.13526/j.issn.1006-6144.2020.04.002
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    分析科学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    裴新月;黎夏彤;樊璨;舒婷;吴诗;闵清;王诗
  • 通讯作者：
    王诗
Determination of Tyrosine in Artificial Urine Using a Screen-Printed Electrode Modified with tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodim ethane/ionic Liquid Conductive Gel
四硫富瓦烯-四氰醌二甲烷/离子液体导电凝胶修饰的丝网印刷电极测定人工尿液中的酪氨酸
  • DOI：
    10.20964/2020.09.38
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    International Journal of Electrochemical Science
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Zhang Xiaoping;Li Xiatong;Pei Xinyue;Shu Ting;Min Qing;Wang Shi
  • 通讯作者：
    Wang Shi
基于纳米材料的细胞释放生物信号分子电化学传感器的研究进展
  • DOI：
    10.13526/j.issn.1006-6144.2022.01.019
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    分析科学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王彩霞;王俊怡;黎夏彤;舒婷;王小波;王诗
  • 通讯作者：
    王诗
CYP450电化学生物传感器的构建及应用进展
  • DOI：
    10.16751/j.cnki.2095-4646.2020.01.0079
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    湖北科技学院学报(医学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黎夏彤;裴新月;樊璨;王诗
  • 通讯作者：
    王诗

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其他文献

苹果酸-乳酸发酵对美乐低醇桃红葡萄酒香气的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    祝霞;王诗;赵丹丹;韩舜愈;杨学山
  • 通讯作者：
    杨学山
基于小肠黏膜菌群及肠紧密连接探讨养心通脉方对冠心病血瘀证大鼠的作用机制
  • DOI：
    10.19879/j.cnki.1005-5304.202110325
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    中国中医药信息杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王诗;李杰;刘垠杏;张书萌;陈子君;陈伶利
  • 通讯作者：
    陈伶利
人尿液外泌体蛋白质组的糖基化修饰分析
  • DOI：
    10.19756/j.issn.0253-3820.201220
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    分析化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王舒越;贾胜男;李潇影;张海洋;冯馨;王诗;陶纬国;胡良海
  • 通讯作者：
    胡良海
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  • 发表时间：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    祝浩;罗文君;王诗;周成冈
  • 通讯作者：
    周成冈

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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]
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          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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