课题基金 / 基金详情

人体仿生消化道在生物可利用性微量金属体外测量样品前处理中应用

批准号:
22074058
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
李顺兴
依托单位:
学科分类:
分离分析
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李顺兴

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
体外测量生物可利用性微量金属是经口摄入环境样品危险性和食品药品有效性评价关键共性难题。.项目据“消化酶、有机无机成分、酸度、体温、节律性蠕动、肠道微生物代谢”等要素设计人体消化器官(口腔、胃、小肠、大肠)“消化、转运、代谢”功能,将样品中金属转为生物可给性金属;据“消化道细胞膜、光催化剂、金属吸附剂、磁载体”等功能设计,按“磷酸基链式键合+范德华力亲合吸附成膜+冻融”法合成Fe3O4@SiO2@TiO2@双层脂质体,创新性实现:(1)双层脂质体萃取、透过,与纳米TiO2吸附协同,同时模拟金属被动和主动跨膜转运,建立最接近消化道主要吸收模式的新模型,(2)脂质膜隔离、磁分离集聚、光催化降解有机物(含金属配体和脂质体)协同处理样品,消除干扰,(3)光催化转化生物可利用性金属为易洗脱和易检测的金属离子。.项目可提供全器官全功能全模拟的人体仿生消化道和生物可利用性金属体外测量样品前处理技术。
英文摘要
The bioavailability of trace metals in food, drug or environmental samples via intentional and unintentional oral intake is the key and common technical challenge..A biomimetic gastrointestinal tract, including oral, stomach, small intestine, and colon, will be designed on the basis of human physiology, i.e., digestive enzymes, organic and inorganic components, acidity, body temperature, rhythmic peristalsis, digestion time and gut microbiomes. After in vitro digestion and gut microbial metabolism, the sample will be transformed into the chyme and then the bioaccessible metals will released from the samples into gastrointestinal tract..A multifunctional nanocomposite, Fe3O4@SiO2@TiO2@liposomes bilayer membrane, will be prepared by nucleophilic bond between phosphoryl and hydroxyl groups from liposomes and TiO2, film formation via affinity adsorption of hydrocarbon chains from liposomes, and then will be proposed as a absorption model of cell membrane from digestive tract, magnetic carrier, photocatalyst, and metal adsorbent. Metal absorption via both passive and active transmembrane transport will be simulated simultaneously by extraction and permeation with liposomes bilayer membrane, adsorption with TiO2. After the segregation with liposomes bilayer membrane, magnetic separation, and photodegradation of organic compounds (including metal organic ligands, liposomes and so on), the interference will be eliminated, and the metal complexes will be transformed into metal ions which can be eluted and detected easily. The metal bioavailability can be measured by metal transmembrane transport and subsequent selective metal detection..A new sample pretreatment method for in vitro measurement of metal bioavailability, using biomimetic gastrointestinal tract organs and functions, and TiO2-based multifunctional nanocomposites, will be offered by our project.
项目建构(1)基于人体和藻类细胞吸收仿生的生物可利用性金属体外测量样品前处理新方法、(2)基于机器学习和特异性比色检测的金属智能检测新技术和(3)基于多元素(或多形态)同时、比色、便捷、现场检测的全分析新系统。.据“消化酶、有机无机成分、酸度、体温、节律性蠕动、肠道微生物代谢”等要素设计人体消化器官(口腔、胃、小肠、大肠)“消化、转运、代谢、吸收”功能,构建人体全消化道全功能模型,将食物(含膳食结构及摄食时长)中金属转为生物可给性金属,实现体外测量评价食品中微量金属安全性及其对肠道微生物的影响。.据静电纺丝及纳米功能材料特性,整合吸附富集、分离、可见光光催化降解和便携式(比色)检测等4项技术,集成为便携式(可视化)、器件化、高灵敏、廉价、具有自主知识产权的金属比色传感全分析系统。.据水体真光层中“藻-水界面光降解和酶还原”设计仿生传感器,研究溶解态金属的光降解(含去除基体干扰和金属有机配体转化)和光致价态转化动力学,可分别在15和 20分钟内预测有机配体差异(来源、类型和成份)对7种和12种溶解态铜和铁的生物可利用性影响,较模型预测和活体测试更可信、快捷。.据深度卷积神经网络具有超分辨率、一键式、全样本图像表征和强大特征提取能力,区分特征信号,过滤噪音和干扰,提高比色测定性能;但其仍受限于数据需求量大,再与生成对抗网络结合,建立深度学习新方法,实现小样本学习,精度更高、学习效率更快和训练损失更低,分析性能(包括检测限和检测范围)显著提高。合成具有高金属亲和度的新型光谱探针,采用机器学习算法从复合光谱签名中提取关键特征,解决多峰重叠问题,可在30-300秒内完成9种金属检测,检测限0.01mg/L,满足常规水质检验要求。.项目实现6类样品(土壤、水体、藻类、食品、血液及尿液)中16种金属对环境与人体的健康风险评价;在A nalytical Chemistry、Journal of Hazardous Materials、分析化学等刊物发表论文22篇(含JCRI区17篇、TOP15篇),申请发明专利6项(授权2项),超额完成预定目标。
多功能二氧化钛基纳米复合材料薄层构建水体微量元素现场全分析系统研究
  • 批准号:
    21675077
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    李顺兴
  • 依托单位:
多亲性双层夹心型纳米介孔空心球可见光光(电)催化在水质监测样品前处理中的应用
  • 批准号:
    21475055
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李顺兴
  • 依托单位:
表面修饰Fe3O4@SiO2@TiO2磁性纳米粒子吸附及可见光光催化在微量元素分析样品前处理中的应用
  • 批准号:
    21175115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李顺兴
  • 依托单位:
化学吸附法表面修饰纳米TiO2及其在光催化降解芳香族污染物中的应用
  • 批准号:
    20977074
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    李顺兴
  • 依托单位:
国内基金
海外基金