石墨烯的离子束功能化修饰对其细胞和血液相容性的调控

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51272176
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0210.无机非金属类生物材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The N- and O-containing functional groups are introduced to surface of graphene by ion beam method. Compared with pure graphene and carbon nanotube with functional groups prepared by identical ion beam technique, the constitution of the functional groups on the graphene induced by ion beam is understood. The functionalization graphene displays the improved cell adhesion and growth, cell toxicity, platelet adhesion and aggregation, blood coagulation, hence the improved cell and blood compatibility. The identification of cell and protein as well the control of their conformation and adhesion and growth are obtained. The first-principles and biochemical theory were used to obtain the relationship between the functional groups' compositions, contents and chemical bonding states with the free energy, hydrophilicity, charge, and biocompatibility. Based on the chemical bonding state models, space groups and potential formed by the atoms of functional groups with protein molecules at the interface, their interaction is calculated and simulated to obtain the control mechanism of functional groups to cells and proteins. This study can provide a significant reference for the expanding the biomedical applications of graphene.
利用离子束技术实现在石墨烯上诱导形成富含氮和氧等功能基团;通过与纯石墨烯和同种工艺的功能化碳纳米管比较,理解功能基团在石墨烯上的离子束诱导构建机制,实现离子束改善和控制石墨烯对不同接触细胞和血液蛋白的构象和吸引排斥、细胞黏附与生长、细胞毒性、抑制血小板聚集,抗凝血能力等,获得不同功能基团对细胞和蛋白的识别、构象、粘附与生长的调控效果,改善细胞和血液相容性;通过实验并结合基于密度泛函的第一性原理以及生化理论,获得功能基团成分、含量、键合状态等与自由能、亲水性、电荷性质以及生物相容性之间的相互关系;根据功能基团的末端原子与接触细胞或蛋白分子中的原子在界面可能形成的化学键模型、空间群、电势等,计算模拟它们之间的相互作用,从而获得功能基团对细胞或蛋白的调控机理。该研究可以为石墨烯的应用向生物医学领域拓展提供有价值的参考。

结项摘要

本项目使用化学法制备了石墨烯、含氮石墨烯、三维石墨烯自组装体,并利用离子束技术实现在石墨烯及三维石墨烯自组装体上诱导形成富含氮和氧的功能基团,例如:-N,-NH2,-COOH。.通过对纯石墨烯、含氮石墨烯和离子注入修饰的石墨烯生物相容性能比较,理解了功能基团在石墨烯上的离子束诱导构建机制,实现离子束改善和控制石墨烯对不同接触细胞和血液蛋白的构象和吸引排斥、细胞黏附与生长、细胞毒性、抑制血小板聚集,抗凝血能力等,获得不同功能基团对细胞和蛋白的识别、构象、粘附与生长的调控效果,改善了石墨烯材料的细胞和血液相容性;通过实验并结合生化理论,获得功能基团成分、含量、键合状态等与自由能、亲水性、电荷性质以及生物相容性之间的相互关系。.同时,研究通过制备三维石墨烯自组装体,并对其进行离子注入表面修饰,实现将石墨烯材料从二维空间材料拓展到三维,并兼具良好的生物医学性能。该研究为石墨烯的应用向生物医学领域拓展提供有价值的参考。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Effect of nitrogen atomic percentage on N+-bombarded MWCNTs in cytocompatibility and hemocompatibility.
氮原子百分比对N轰击多壁碳纳米管细胞相容性和血液相容性的影响
  • DOI:
    10.1186/1556-276x-9-142
  • 发表时间:
    2014-03-25
  • 期刊:
    Nanoscale research letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao M;Cao Y;Liu X;Deng J;Li D;Gu H
  • 通讯作者:
    Gu H
In Vitro Cell Adhesion and Hemocompatibility of Carbon Nanotubes with CNx Coating
CNx 涂层碳纳米管的体外细胞粘附和血液相容性
  • DOI:
    10.2174/157341312800620359
  • 发表时间:
    2012-05
  • 期刊:
    Current Nanoscience
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Li, D. J.;Gu, H. Q.;Guo, M. X.;Zhang, Y. T.
  • 通讯作者:
    Zhang, Y. T.
Nitrogen ion implanted graphene as thrombo-protective safer and cytoprotective alternative for biomedical applications
氮离子植入石墨烯作为生物医学应用中更安全的血栓保护和细胞保护替代品
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2013.05.011
  • 发表时间:
    2013-09-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Guo, Meixian;Li, Dejun;Sun, Xueliang
  • 通讯作者:
    Sun, Xueliang
Catalyst-free, self-assembly, and controllable synthesis of graphene flake-carbon nanotube composites for high-performance field emission
无催化剂自组装可控合成高性能场发射石墨烯片-碳纳米管复合材料
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2013.10.025
  • 发表时间:
    2014-02-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Deng, Jian-Hua;Cheng, Guo-An;Li, De-Jun
  • 通讯作者:
    Li, De-Jun
The different N concentrations induced cytocompatibility and hemocompatibility of MWCNTs with CNx coatings
不同的氮浓度诱导具有 CNx 涂层的 MWCNT 的细胞相容性和血液相容性
  • DOI:
    10.1016/j.surfcoat.2012.09.010
  • 发表时间:
    2013-08
  • 期刊:
    Surface & Coatings Technology
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Gu, H. Q.;Deng, X. Y.;Wan, R. X.;Sun, X.
  • 通讯作者:
    Sun, X.

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  • 通讯作者:
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AI项目解读示例

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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