具有精密微纳结构的高通量编码微球库的建立及其编码性能的构效关系研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51802192
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0205.无机非金属基复合材料
  • 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

In order to eliminate the encoding capacity limitations of encoded beads in the area of high-throughput multiplexed detections, construction of a precise micro/nanostructured barcode library with a large encoding capacity via a novel structure-fluorescence joint encoding strategy is proposed in this project. Moreover, the structure-activity relationship between assembled structure of microspheres and encoding property will also be investigated. By employing mesoporous beads as microcarriers, the precise structures are designed for their different regions. Firstly, specific scattered light as the first dimensional encoding will be produced by regulating the inner structure (including framework component and diameter of mesopores) of beads. Next, organic dyes are loaded inside mesopores to realize the second dimensional fluorescent encoding. Then, both magnetic nanoparticles and fluorescent quantum dots are assembled onto the outer surface to endow the microspheres with superparamagnetic and the third dimensional fluorescent encoding properties. The strategy of multi-dimensional structure-fluorescence joint encoding method will significantly enlarge the encoding capacity of barcodes through the precise design of micro/nanostructures. The final constructed barcode library could obtain three encoding information simultaneously through a single excitation laser, and it’s also a multiplexed encoding platform with a high encoding capacity and a magnetic manipulable property. This platform is promising in high-throughput multiplexed detection area of gene analysis, clinical diagnosis, drug screening, environmental monitoring, and even in the field of encryption and anti-counterfeiting.
针对编码微球在高通量多指标检测中的编码容量受限问题,本课题提出建立一种具有精密微纳结构、利用结构和荧光联合编码的高通量编码微球库,并研究微球组装结构与编码性能之间的构效关系。以介孔微球作为载体基质,对其进行了分区域的精密结构设计:首先通过调控微球的内部结构(包括骨架成分和介孔孔径大小),产生特异性的散射光作为第一维度的编码;其次利用介孔孔道装载荧光染料进行第二维度的荧光编码;再利用微球的外表面组装磁性纳米颗粒和荧光量子点,赋予微球超顺磁性和第三维度的荧光编码。通过精密的微纳结构设计,利用微球的结构和两种荧光元素进行多维度的联合编码,可显著扩充载体的编码容量。最终所构建的编码微球库是一种单色激光可同时激发三种编码要素、具有高通量编码能力和可磁场操纵的多指标编码平台,有望在基因分析、临床诊断、药物筛选、环境监测等高通量的多指标检测以及加密防伪等领域得到实际应用。

结项摘要

随着悬浮芯片技术的快速发展,具有高编码容量特性的核心部件-即基于微珠的编码微球,在单管多指标检测面临超高通量的应用需求时显得极为重要,目前的技术略显不足。针对上述本领域存在的瓶颈问题,我们首次创新地提出了“结构-荧光”联合编码策略,以求建立一个具有超高容量的编码微球库。基于我们首次揭示的介孔微球内部结构参数(例如孔隙率和基质成分)可改变微球在流式解码系统上的散射光强度,即发现了新的结构编码元素,再联合另外两种荧光编码元素-即绿色的异硫氰酸荧光素和红色的量子点,即可成功实现编码容量的显著扩充。该编码微球系统具有精密的微纳结构设计,其中异硫氰酸荧光素染料分子被封装于介孔孔道内部,而磁性纳米颗粒和量子点则被依次组装于介孔载体微球的外表面,从而可同时赋予微球两种荧光编码信息以及超顺磁性。最终,通过结构和荧光的联合编码组合,可成功实现单色激光激发的300重超高通量编码微球库的建立,这是目前已有报道的最高记录。此外,我们还对精密设计的编码微球系统进行了耐受稳定性和储存稳定性的评估,并证明了该平台在实际应用过程中的可行性和有效性。总之,本项目的研究成果说明我们所构建的编码微球系统对于超高通量的单管多指标检测是一种强大有效的工具,展现了良好的潜在应用价值。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Silver nanoparticles-decorated and mesoporous silica coated single-walled carbon nanotubes with an enhanced antibacterial activity for killing drug-resistant bacteria
银纳米粒子修饰和介孔二氧化硅涂覆的单壁碳纳米管具有增强的抗菌活性,可杀死耐药细菌
  • DOI:
    10.1007/s12274-020-2621-3
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nano Research
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Zhu Yu;Xu Jia;Wang Yanmao;Chen Cang;Gu Hongchen;Chai Yimin;Wang Yao
  • 通讯作者:
    Wang Yao
A micro-chamber free digital biodetection method via the “sphere-labeled-sphere” strategy
通过“球体标记球体”策略的无微室数字生物检测方法
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2021.129794
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Sitong;Wu Jiancong;Chen Cang;Zhang Jiayu;Wang Yao;Xu Hong
  • 通讯作者:
    Xu Hong
Ultrabright dye-loaded spherical polyelectrolyte brushes and their fundamental structure-fluorescence tuning principles
超亮染料负载球形聚电解质刷及其基本结构-荧光调谐原理
  • DOI:
    10.1039/c9nr02168j
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Hajar Masoomi;Yao Wang;Xiaoxia Fang;Peirui Wang;Cang Chen;Kai Liu;Hongchen Gu;Hong Xu
  • 通讯作者:
    Hong Xu
Construction of macroinitiators labeled magnetic spheres as a notable signal amplification system for biosensing
构建标记磁球的大引发剂作为生物传感的著名信号放大系统
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2020.129287
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wu Jiancong;Wang Yao;Gu Hongchen;Xu Hong
  • 通讯作者:
    Xu Hong
Precisely Encoded Barcodes through the Structure-Fluorescence Combinational Strategy: A Flexible, Robust, and Versatile Multiplexed Biodetection Platform with Ultrahigh Encoding Capacities
通过结构-荧光组合策略精确编码条形码:具有超高编码能力的灵活、稳健、多功能的多重生物检测平台
  • DOI:
    10.1002/smll.202100315
  • 发表时间:
    2021-04-04
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Wang, Yao;Chen, Cang;Xu, Hong
  • 通讯作者:
    Xu, Hong

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其他文献

锰铁氧体/生物炭复合材料的制备及吸附Cd~(2+)性能
  • DOI:
    10.13550/j.jxhg.20180854
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    精细化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    覃荣高
巴氯芬人工抗原的合成及鼠源多克隆抗体的制备
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西北农林科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王耀;曹金博;胡骁飞;段张秀;庞杏豪;孟继秋;孙亚宁;曹夕丹;陈秀金;李兆周
  • 通讯作者:
    李兆周
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机科学,2006年8月。
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    隋秀峰;郭锐;安虹;从明;王耀
  • 通讯作者:
    王耀
火灾下钢筋混凝土板的非线性有限元分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王勇;董毓利;袁广林;王耀
  • 通讯作者:
    王耀
污泥蚓粪对滩涂盐碱地土壤的培肥效应
  • DOI:
    10.16872/j.cnki.1671-4652.2019.03.020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    扬州大学学报(农业与生命科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严漪云;左文刚;徐凯达;王耀;赵怡琳;顾传辉;柏彦超;单玉华
  • 通讯作者:
    单玉华

其他文献

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王耀的其他基金

基于编码微球界面巯基-烯反应介导的无隔离数字式多重蛋白检测新方法研究
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基于编码微球界面巯基—烯反应介导的无隔离数字式多重蛋白检测新方法研究
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    2021
  • 资助金额:
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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]
          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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