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生物毒素快速和定量检测的微纳细胞传感器及检测方法的研究
结题报告
批准号:
31571004
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
王平
依托单位:
学科分类:
C1005.生物成像、电子与探针
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
李蓉、蔡华、胡宁、王君、孙启永、张希
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中文摘要
目前,食品生物毒素检测中,主要采用小鼠生物法以及ELISA方法、液相质谱等仪器分析方法,如食品的麻痹性和腹泻性贝生物毒素。但目前的检测手段对神经性等生物毒素检测灵敏度低,仅能定性或半定量,不能确定毒素化合物的组分。此外,目前的方法分析时间长、操作复杂等,已严重影响了我国生物毒素的定量业务监测。目前急需发展新的生毒素快速和定量检测新方法,为保证公众食品健康提供技术支撑。.本项目提出采用微纳细胞传感器方法具有快速、准确、便利等特点,可代替小白鼠动物实验,采用特异表达的受体细胞构建能够特异性检测毒素的细胞传感器,灵敏快速和定量分析贝类毒素,建立细胞传感器贝类毒素分析数据库,通过毒素对细胞状态以及生长和代谢及信号转导等的影响,获取生物毒素信息,确定其活性和毒性。该方法创新性是可替代动物实验获得生物毒素对细胞的多维和实时快速的生物信息,在细胞和分子水平上实现食品毒素快速筛选和定量分析。
英文摘要
At present, the detection of biological toxins in food, is mainly based on mouse bioassay, ELISA method, and liquid mass spectrometry instrument analysis, such as food paralytic and diarrhetic shellfish biotoxins. However, the current detection methods for neurological and other biotoxin detection is with low sensitivity, only qualitative or semi-quantitative and can not determine the component of the toxin compounds. The current instrumental analysis methods in laboratory have seriously affected the quantitative operational monitoring of shellfish toxins because of its time-consuming, complexly operating, difficultly being automated. Therefore, the high-tech about shellfish toxins rapid and quantitative detection and so on is required urgently for the protection of public food health..This project proposes that using micro-nano cell sensor method which is fast, accurate, and convenient, can replace animal experiments in mice. Cell sensor using cell-specific expression of the receptor, which can specifically detect toxins, can analyze shellfish toxin rapidly and sensitively and quantitatively, establish cell sensor database of shellfish toxin analysis, and obtain biotoxins information by the effect of toxin on cell state, growth and metabolism as well as signal transduction, in order to determine its activity and toxicity. The novelty of this method is that it’s an alternative to animal experiments, which can provide multi-dimensional and real-time fast biological information from cells effected by biotoxins and achieve fast screening and rapid analysis of biotoxins in food at the cellular and molecular level.
随着海洋环境的不断恶化,有害赤潮的发生频率和面积都在不断增加。赤潮生物可以产生大量的有害毒素,从而对海洋生物以及人类健康产生巨大的危害。目前,食品生物毒素检测主要采用小鼠生物法、ELISA方法以及液相质谱等仪器分析方法,如食品中的麻痹性和腹泻性贝类生物毒素。但目前的检测手段对这些生物毒素检测灵敏度低,仅能定性或半定量。此外,目前的方法分析时间长、操作复杂等,已严重影响了我国生物毒素的定量检测业务,因此急需发展新的生物毒素快速和定量检测新方法。本项目中我们将细胞与微电子芯片技术相结合,开发了用于生物毒素检测的微纳细胞集成传感器芯片及检测方法,通过毒素对细胞形态以及生长和代谢及信号转导等的影响,实现了生物毒素快速和定量检测。设计了细胞阻抗传感器、细胞电位传感器、心肌细胞生长与搏动复合传感器、心肌细胞活性与电位复合传感器以及光学传感系统Bionic-Eye。麻痹性贝毒的检出限为0.0092ppb,检测范围为0.02-0.32ppb,检测时间为5分钟;神经性贝毒的检出限为1.55ppb,检测时间为5分钟;腹泻性贝毒的检出限为3.1451ppb。本项目共发表高水平论文18篇:其中,8篇(IF>5);3篇(IF>3);授权或受理发明专利13项。项目“细胞传感技术及其应用基础研究”获2017教育部自然科学二等奖、项目“仿生智能传感器的关键技术及其应用”获2018年教育部技术发明二等奖。本项目中,我们采用微纳细胞传感器方法,建立了一个有效的在细胞和分子水平上的生物毒素分析检测平台,可替代小鼠生物法实现食品毒素快速筛选和定量分析,在食品安全检测及生物医学检测等领域具有极大的应用前景。
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
Extracellular recordings of bionic engineered cardiac tissue based on a porous scaffold and microelectrode arrays
基于多孔支架和微电极阵列的仿生工程心脏组织的细胞外记录
DOI:10.1039/c9ay01888c
发表时间:2019
期刊:Analytical Methods
影响因子:3.1
作者:Xinwei Wei;Qing Gao;Chaoqi Xie;Chenlei Gu;Tao Liang;Hao Wan;Liujing Zhuang;Yong He;Ping Wang
通讯作者:Ping Wang
Signal enhancement of electrochemical DNA biosensors for the detection of trace heavy metals
用于痕量重金属检测的电化学 DNA 生物传感器的信号增强
DOI:10.1016/j.coelec.2019.04.007
发表时间:2019-10
期刊:CURRENT OPINION IN ELECTROCHEMISTRY
影响因子:8.5
作者:Sun Jiadi;Gan Ying;Liang Tao;Zhou Shuqi;Wang Xinyi;Wan Hao;Wang Ping
通讯作者:Wang Ping
A novel label-free bioengineered cell-based biosensor for salicin detection
一种用于水杨苷检测的新型无标记生物工程细胞生物传感器
DOI:10.1016/j.snb.2016.02.072
发表时间:2017-02-01
期刊:SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
影响因子:8.4
作者:Hu, Liang;Zou, Lin;Wang, Ping
通讯作者:Wang, Ping
A method combining a kit with the Bionic e-Eye for rapid on site detection of diarrhetic shellfish poisoning
一种试剂盒与仿生电眼相结合的腹泻性贝类中毒现场快速检测方法
DOI:10.1039/c8ay00676h
发表时间:2018-06
期刊:Analytical Methods
影响因子:3.1
作者:Qiu Xianxin;Zhong Longjie;Gan Ying;Su Kaiqi;Hu Shihui;Wang Ping
通讯作者:Wang Ping
Disposable poly (o-aminophenol)-carbon nanotubes modified screen print electrode-based enzyme sensor for electrochemical detection of marine toxin okadaic acid
一次性聚邻氨基苯酚-碳纳米管修饰丝网印刷电极酶传感器用于电化学检测海洋毒素冈田酸
DOI:10.1016/j.snb.2016.05.067
发表时间:2016-11
期刊:Sensors and Actuators B: Chemical
影响因子:--
作者:Zhou Jie;Qiu Xianxin;Su Kaiqi;Xu Gaixia;Wang Ping
通讯作者:Wang Ping
基于在体神经—电子复合体的仿生鼻构建及嗅觉再生与智能调控
  • 批准号:
    32250008
  • 项目类别:
    专项项目
  • 资助金额:
    300.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
用于疾病早期无创筛查的人体呼出气体与唾液检测微纳传感器与仪器
  • 批准号:
    62120106004
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    254万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
基于多类器官芯片传感器的药物筛查与精准医疗监测仪器的研制
  • 批准号:
    LBY21H180001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
circ-0030343作为新的肾透明细胞癌发生发展分子标志物及其与Fuhrman分级相关性研究
  • 批准号:
    81772270
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
基于呼出气体和凝聚物检测的疾病早期无创诊断仪器研制
  • 批准号:
    81027003
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    150.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
同源框基因Nkx3.1对前列腺癌Her-2/neu表达调控的研究
  • 批准号:
    30973002
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
味蕾组织和细胞传导检测的光电复合微阵列仿生芯片研究
  • 批准号:
    30970765
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
基于集成芯片的多功能细胞生理自动分析仪的研制
  • 批准号:
    30627002
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
细胞神经网络传感器及其在神经传导和药物作用机理中的研究
  • 批准号:
    30570492
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
单细胞传感器设计及药物作用机制的实时动态分析
  • 批准号:
    30270387
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    王平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金