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基于离子通道-纳米通道复合结构ICR特性的生物分子识别研究
结题报告
批准号:
21575163
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
王琛
依托单位:
学科分类:
B0401.分离与分析
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
王菁、阚子规、戴丽、阮秀琴、关丽、聂兴国、叶峰、张冬萍
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中文摘要
离子通道-纳米通道复合结构因在几何构型和电荷上的显著不对称性,而具有极高的离子整流(ICR)效应。本项目将在制备不同尺寸离子通道-纳米通道复合结构的基础上,将探针分子修饰在离子通道端面,构建具有分子识别功能的复合通道结构,研究生物分子识别过程中复合结构的ICR性质变化,实现生物分子特异性无标记识别检测。项目将系统探讨探针电荷、组装方式、通道尺寸、溶液pH值、离子强度等因素对复合结构物质传输行为的影响,揭示复合结构ICR性质与生物分子识别之间的关联。在此基础上,用所建立的分子识别技术,进行Morpholino-DNA、DNA-DNA、抗原-抗体、蛋白质-适配体等一系列生物分子识别研究,并最终将其用于血液中疾病相关蛋白质或DNA的高灵敏和特异性分析检测。研究成果将为发展高稳定性、高选择性、高灵敏生物分子识别器件提供理论基础和研究范例,同时为纳流控技术在生物分析中的应用起到重要的推动作用。
英文摘要
An obvious ionic rectification (ICR) phenomenon appears in ion channel-nanochannel hybrid structure due to the asymmetrical potential distribution caused by the abrupt change of geometry and charges at the nanochannels-ionchannel interface. In this project, ion channel-nanochannel hybrid structures with different sizes will be fabricated. Then the hybrid structures will be further modified with functional bioprobes, forming nanofluidic devices with biomolecular recognition function. Based on the changes in ICR of the hybrid structure before and after molecular recognition, the biomolecular recognition events can be studied. The influence of probes charges, immobilization methods, channels size, pH, and electrolyte concentration on the performance of the hybrid device will be investigated systematically. After studying the relationship between biomolecular recognition and ICR characteristics of the hybrid structure, a series of biomolecular recognition reactions including Morpholino-DNA, DNA-DNA, protein-aptamer, antigen-antibody will be investigated to realize sensitive and selective detection of targets. Using the constructed device, disease-related proteins or DNA in patient’s blood can also be quantitatively analyzed. Realization of the project promises the construction of a practical platform for bioanalysis of biomolecular recognition events with high sensitivity and promotes the development of nanofluidics.
在国家自然科学基金项目面上项目21575163的资助下,经过近四年的努力探索, 圆满完成了研究计划,实现了预计各项科学目标,在离子通道-纳米通道复合结构为代表的系列离子整流器件的构建、物质传输性质研究、生物分子组装方法、高灵敏检测生物分子活性及含量检测等方面取得了系列研究成果:1) 发展了基于阵列纳米通道的系列生物分子识别和药物筛选新方法,提出了离子通道与纳米通道集成的新型微纳分析器件,实现了蛋白质识别、小分子离子含量及循环肿瘤细胞的高效捕获和检测;2) 发现了表面等离激元增强电催化性能及纳米酶活性,揭示了增强机理,为构建高性能纳米生物传感分析方法提供新的策略;申请人以第一/通讯作者发表SCI在 ACS Nano, Anal. Chem., Angew chem., Chem. Eur J 等刊物发表论文20篇,其中IF>10: 3篇; IF>5: 14篇;申请发明专利3件,受邀在国内外会议做学术报告10余次。培养硕士4名;正在指导博士生3名,硕士生7名。
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
Nanochannel-Ion Channel Hybrid Device for Ultrasensitive Monitoring of Biomolecular Recognition Events
用于生物分子识别事件超灵敏监测的纳米通道-离子通道混合装置
DOI:10.1021/acs.analchem.8b05162
发表时间:2019
期刊:Analytical Chemistry
影响因子:7.4
作者:Zhao Xiao-Ping;Zhou Yue;Zhang Qian-Wen;Yang Dong-Rui;Wang Chen;Xia Xing-Hua
通讯作者:Xia Xing-Hua
DOI:10.1016/j.coelec.2017.11.001
发表时间:2018
期刊:Current Opinion in Electrochemistry
影响因子:8.5
作者:Chen Wang;Yi Shi;Dong-Rui Yang;X. Xia
通讯作者:Chen Wang;Yi Shi;Dong-Rui Yang;X. Xia
Boosting Electrocatalytic Hydrogen Evolution over Metal-Organic Frameworks by Plasmon-Induced Hot-Electron Injection
通过等离激元诱导热电子注入促进金属有机框架电催化析氢
DOI:10.1002/anie.201906134
发表时间:2019-07-29
期刊:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
影响因子:16.6
作者:Wang, Shan-Shan;Jiao, Long;Jiang, Hai-Long
通讯作者:Jiang, Hai-Long
Insights into direct plasmon-activated eletrocatalysis on gold nanostar via efficient photothermal effect and reduced activation energy
通过高效的光热效应和降低的活化能深入了解金纳米星上的直接等离子体激活电催化
DOI:10.1016/j.electacta.2019.01.172
发表时间:2019-04-01
期刊:ELECTROCHIMICA ACTA
影响因子:6.6
作者:Wang, Shan-Shan;Hu, Wen-Chao;Wang, Chen
通讯作者:Wang, Chen
DOI:10.1016/j.trac.2019.06.009
发表时间:2019-08
期刊:TrAC Trends in Analytical Chemistry
影响因子:--
作者:Wan Yue;Zheng Tan;Xiu-ping Li;Fei-Fei Liu-Fei;Chen Wang
通讯作者:Wan Yue;Zheng Tan;Xiu-ping Li;Fei-Fei Liu-Fei;Chen Wang
自噬下调cGAS-STING信号的新功能与分子机制研究
  • 批准号:
    82171751
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王琛
  • 依托单位:
微纳流控生物分析
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
  • 资助金额:
    120万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王琛
  • 依托单位:
cGAS-STING信号转导通路的调控新机制及相关先导化合物研究
  • 批准号:
    31730018
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    308.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王琛
  • 依托单位:
SUMO化修饰动态调控STING信号通路的分子机制与功能研究
  • 批准号:
    81672029
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    王琛
  • 依托单位:
基于功能化微纳流控芯片系统的生物分子识别研究
  • 批准号:
    21205141
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王琛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金