课题基金 / 基金详情

刺激响应型光电化学传感系统及抗生素抗性基因的检测研究

批准号:
22076057
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
龚静鸣
依托单位:
学科分类:
环境分析化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
龚静鸣

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
抗生素抗性基因(ARGs)的环境污染日益严峻,是亟待解决的重大环境难题。发展快速、灵敏、准确高通量检测ARGs的方法迫在眉睫。本项目拟研究高灵敏多重光电化学检测ARGs新策略,引入刺激响应型智能单元来功能化DNA组装体,通过单一或多元化引发机制(温控、酸控、电位调控等)调控组装体的开关行为与信号因子的多重输出。所释放的信号因子作为触发源引发光电化学传感链式反应,增强光电化学响应信号,从而实现高灵敏高通量检测ARGs。系统探究刺激响应型智能单元与光电化学传感性能的内在联系,分析智能单元的开关特性,揭示信号因子与光电活性单元的协同增效机制。结合微流控技术,集成反应腔、检测腔与控制单元,研制集成一体化的刺激响应型光电化学多重检测器,实现环境介质中ARGs的高灵敏多重检测和丰度监测。该项目实施为深入研究环境介质中ARGs污染水平,揭示其在环境中的扩散和传播规律具有重要的科学意义和应用价值。
英文摘要
The overwhelming prevalence of the resistant bacteria and the aggravation of antibiotic resistance genes (ARGs) contamination have been listed as one of the most critical challenges, causing a severe global health crisis. This project aims to construct the stimuli-responsive photoelectrochemical sensing strategies for realizing the highly sensitive and multiplex detection of ARGs in the environmental medium. The stimuli-responsive intelligent unit is smartly utilized as DNA tags. By signal or multiple stimulation approaches (including pH/temperature/potential control), the switchable behavior of the corresponding stimuli-responsive assembly can be regulated, with the multi-output of signal factors. The released signal factors can trigger the photoelectrochemical signal amplification, thereby finally realizing highly sensitive multiplex detection of ARGs. Great efforts are to be devoted to explore the intrinsic relationship systematically between stimuli-responsive “intelligent unit” and "sensing performances", analyze the switchable behavior of the intelligent unit, and disclose the synergistic mechanism between signal factor and photoelectric active unit. Moreover, to meet the ever-increasing demands for more sensitive, high throughput, convenient, and miniature, the microfluidic integrated all-in-one photoelectrochemical multiple detector would be developed to monitor the abundance of ARGs in the environmental medium. The theoretical calculations would be performed to classify the ARGs species. This project would prompt the researches on exploring the pollution level, the diffusion and propagation rules of ARGs in the environmental medium, providing significant scientific and application basis.
抗生素抗性基因(ARGs)的环境污染问题已成为全球亟待解决的重大环境挑战,环境暴露的低频次、低丰度ARGs,尤其是变异等位基因频率低下的单点位突变ARGs等难以早期预警和精准检测,给环境监测带来巨大困难。本项目开发了一种创新的高灵敏多重光电化学检测ARGs的新策略,旨在实现低丰度ARGs的高灵敏、快速、准确检测。通过DNA序列的可编程性,本项目设计并构建了一系列刺激响应型智能纳米单元功能化DNA组装体,包括pH响应、温敏型及光响应等多种智能纳米单元。通过多元化引发机制(如pH 、温度、光照及内源性小分子等)调控组装体的开关行为与信号因子的多重输出,整合滚环扩增子至特定DNA纳米组件,驱动具有指数放大功能的信号响应模式。基于此,我们成功构建了系列高灵敏的多重比色/光电化学双模式检测器,实现了在菜地、养殖场、南湖和污水处理厂淤泥等环境样本中ARGs的快速筛选与精准检测,尤其在低丰度环境暴露下,能够实现ARGs的高灵敏多重检测,检出限低至阿摩尔水平。本项目深入研究了刺激响应型智能单元与光电化学传感性能之间的内在联系,系统分析了智能单元的开关特性及其与光电活性单元的协同增效机制。结合微流控技术,成功研制了集反应腔、检测腔与控制单元于一体的集成式多重检测器,为实现环境介质中ARGs的高灵敏多重检测和丰度监测提供了可行的技术解决方案。此外,本项目还成功应用于田间小菜蛾对联胺类杀虫剂的抗性研究,通过监测小菜蛾尼丁受体基因的三种单碱基突变(I4790M, I4790K, G4946E),验证了该技术的跨领域应用潜力。本项目的研究成果不仅为环境中ARGs的快速精准监测提供了新型检测策略,也为深入理解ARGs在环境中的扩散与传播规律奠定了科学基础,在环境保护、公共卫生及农业等领域,具有显著的现实意义和应用价值。
水环境基质诱导UV/Sulfite还原氧化耦合去除全(多)氟化合物机制及构效关系研究
  • 批准号:
    22476061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    龚静鸣
  • 依托单位:
亚硝基自由基介导的光/电化学降解全氟化合物新策略及机理研究
  • 批准号:
    21777052
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    龚静鸣
  • 依托单位:
基于铋系半导体的纳米增效型光电化学传感新策略研究
  • 批准号:
    21475050
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    龚静鸣
  • 依托单位:
基于纳米插层材料的新型固相提取电化学传感界面构筑与农药残留检测研究
  • 批准号:
    21175053
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    龚静鸣
  • 依托单位:
国内基金
海外基金