3D细胞与类器官动态监测的三维多参数集成传感芯片及其用于药效评价的研究
结题报告
批准号:
61901412
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.5 万元
负责人:
万浩
依托单位:
学科分类:
F0123.敏感电子学与传感器
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
药物药效的准确评价对于新药开发及疾病治疗具有重要意义。基于细胞支架构建的3D细胞与类器官,相比传统2D细胞,更接近人类的在体细胞特性,有望实现更准确的药效评价。本项目基于3D细胞培养技术及微纳加工技术,提出一种用于3D细胞及类器官动态监测的三维多参数集成传感芯片。该传感芯片集成三维阻抗电极阵列和三维微电极阵列,通过研究三维微纳加工技术及纳米材料与生化特异性敏感材料的修饰技术,探索芯片的表面耦合效应及敏感机理,实现3D细胞及类器官的细胞阻抗、电生理信号及多种代谢标志物的动态检测。结合多种动态特征参数及不同药物给药,研究3D细胞及类器官响应与药效的相关性,并对比2D细胞实验结果及病人临床数据,构建并验证新型的药效评价模型。本项目将为药物分析提供一种基于3D细胞及类器官动态、多参数分析的三维集成传感芯片,从多维度实现药物药效的全面、准确评价,为新药开发及个性化精准医疗提供有效的技术手段。
英文摘要
The accurate assessment of drug efficacy plays important roles in pharmaceutical development and disease therapy. The scaffold-based 3D cells and organoids can exhibit cell behaviors more similar to in-vivo human cells compared to conventional 2D cells, which reveals promising applications in accurate efficacy assessments. The core technique lies on how to monitor the cell behaviors of 3D cells and organoids in a dynamic manner. Based on 3D cell culture and MEMS fabrication technology, the project proposes a 3-dimensional multiparameter integrated sensor chip for dynamic monitoring of 3D cells and organoids. The sensor chip integrates a 3-dimensional impedance sensor array and a 3-dimensional microelectrode array. By studying the 3-dimensional micro/nano fabrication techniques and the modification of nanomaterials and specific biochemical materials, and exploring the coupling and sensing mechanisms on the sensor surface, the sensor chip implements dynamic monitoring of cell impedance, electrophysiological signals and multiple metabolic biomarkers for 3D cells and organoids. By analyzing these dynamic signals combining with drug administration, the correlations between the cell behaviors and drug dose can be determined, by which novel models can be constructed and validated for drug efficacy assessment with the contrast test of 2D cells and clinical data from patients. This project aims to develop a novel 3-dimensional integrated sensor chip for on-site, dynamic, multi-parameter monitoring of 3D cells and organoids in order to evaluate the drug efficacy in a multi-dimensional and accurate manner, which provides effective tools for pharmaceutical development and personalized precision medicine.
药物药效的准确评价对于新药开发及肿瘤疾病治疗具有重要意义。3D细胞及类器官由于与在体细胞高度的相似性,通过研究药物作用下3D细胞与类器官的细胞行为变化,鉴定药物的药效及毒、副作用,有望实现更准确的药效评价。如何准确地监测3D细胞与类器官的细胞行为变化并用于药效评价是其中的关键。本项目基于3D细胞培养技术及微纳加工技术,主要研究内容包括:(1)三维集成传感芯片的界面仿真与敏感机理研究;(2)研制用于3D细胞及类器官监测的三维多参数集成传感芯片;(3)基于3D细胞与类器官的药效评价。在本项目的资助下,我们围绕基于3D细胞及类器官的微纳传感技术及药物药效评价开展了深入研究,完成了三维集成传感芯片的界面仿真与基于多种纳米复合材料的敏感机理研究,设计加工了用于3D细胞及类器官监测的三维微腔阵列传感芯片,构建了多种3D细胞与类器官疾病模型,结合三维微腔阵列集成传感芯片建立了准确的药效评价模型,通过与2D细胞模型、动物模型对比,验证了基于3D细胞与类器官的三维传感芯片可以准确、有效地评价不同药物的疗效与病人的个体差异。本项目的成果为新药开发过程中的药物筛选及个性化精准医疗提供了有效的评价手段。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
3D microgroove electrical impedance sensing to examine 3D cell cultures for antineoplastic drug assessment.
3D 微槽电阻抗传感检查 3D 细胞培养物以进行抗肿瘤药物评估
DOI:10.1038/s41378-020-0130-x
发表时间:2020
期刊:Microsystems & nanoengineering
影响因子:7.9
作者:Pan Y;Jiang D;Gu C;Qiu Y;Wan H;Wang P
通讯作者:Wang P
Cardiomyocyte electrical-mechanical synchronized model for high-content, dose-quantitative and time-dependent drug assessment.
用于高内涵、剂量定量和时间依赖性药物评估的心肌细胞电-机械同步模型
DOI:10.1038/s41378-021-00247-0
发表时间:2021
期刊:Microsystems & nanoengineering
影响因子:7.9
作者:Fang J;Wei X;Li H;Hu N;Liu X;Xu D;Zhang T;Wan H;Wang P;Xie X
通讯作者:Xie X
A Review of Recent Advances in Flexible Wearable Sensors for Wound Detection Based on Optical and Electrical Sensing.
基于光电传感的柔性可穿戴伤口检测传感器的最新进展综述
DOI:10.3390/bios12010010
发表时间:2021-12-23
期刊:Biosensors
影响因子:--
作者:Sun X;Zhang Y;Ma C;Yuan Q;Wang X;Wan H;Wang P
通讯作者:Wang P
Neural networks based fluorescence and electrochemistry dual-modal sensor for sensitive and precise detection of cadmium and lead simultaneously
基于神经网络的荧光和电化学双模传感器,可同时灵敏、精确地检测镉和铅
DOI:10.1016/j.snb.2022.131922
发表时间:2022
期刊:Sensors and Actuators B-chemical
影响因子:8.4
作者:Xinyi Wang;Wencheng Lin;Changming Chen;Liubing Kong;Zhuoru Huang;Dmitry Kirsanov;Andrey Legin;Hao Wan;Ping Wang
通讯作者:Ping Wang
Real-Time Monitoring of HL-1 Cell Viscoelasticity for Drug Cardiotoxicity Assessment using a Love Wave Biosensor
使用 Love Wave 生物传感器实时监测 HL-1 细胞粘弹性以进行药物心脏毒性评估
DOI:10.1149/1945-7111/ac29de
发表时间:2021-10
期刊:JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY
影响因子:3.9
作者:Zhang Junyu;Wei Xinwei;Qiu Yong;Yu Weijie;Xue Yingying;Xiong Yizhou;Mou Shimeng;Xiong Hangming;Hu Yanjie;Zhou Yong;Ying Kejing;Zhuang Liujing;Wan Hao;Wang Ping
通讯作者:Wang Ping
基于功能化织物的单原子敏感界面可控构筑及气体检测的应用研究
  • 批准号:
    LTGG23F010003
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    万浩
  • 依托单位:
国内基金
海外基金