基于新型荧光纳米机器的双耐药菌同时诊断及其耐药性检测研究
批准号:
82102509
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张鹏
依托单位:
学科分类:
检验医学研究新技术与新方法
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张鹏
中文摘要
细菌感染是导致人类疾病和死亡的主要原因之一且耐药问题日益严峻。目前已报道的细菌传感方法大多只能检测单一靶标,临床上对细菌耐药性检测耗时费力,亟需发展细菌感染及耐药性高效诊断技术。DNA纳米材料因设计灵活、精准可控、可功能化、生物相容性高而具有重要应用潜力。本项目在申请人前期研究基础上,拟设计荧光标记DNA组合且串联形成链置换通路,构建新型DNA纳米机器,实现目标诱导荧光级联放大和顺序释放功能DNA;并结合双致病菌特异性适配体,赋予适配体靶向和开关双功能,构建免DNA提取、无酶介导的荧光纳米传感器,实现在单一均相中同时诊断两种临床细菌感染的目标;利用适配体只能靶向结合活菌的优势,通过检测抗生素处理前后细菌诱导的荧光变化,实现在单一均相中同时检测两种耐药菌药敏性的目标。本项目为发展功能化DNA纳米机器开辟了新思路,为临床快速诊断致病菌及耐药性提供了新方法,对预防和控制细菌感染具有重要临床意义。
英文摘要
Bacterial infection is one of the main causes of human disease and death, and the problem of drug resistance is becoming increasingly severe. Most of the bacterial sensing technologies reported so far can only detect a single target. Clinically, the detection of bacterial drug resistance is time-consuming and laborious, and it is urgent to develop high-efficiency diagnostic technologies for bacterial infection and drug resistance. DNA nanomaterials have important application potential due to their flexible design, precise controllability, functionalization, and high biocompatibility. Based on the applicant's preliminary research, this project plans to design a combination of fluorescently labeled DNA and connect them in series to form a strand replacement pathway, construct a new type of DNA nanomachine, to achieve target-induced fluorescence cascade amplification and release of functional DNA in order. Combining with dual pathogen-specific aptamers, enabling the aptamers with dual functions of targeting and switching, constructing a DNA extraction-free and enzyme-free fluorescent nanosensor, realizing the goal of simultaneous diagnosis of two clinical bacterial infections in a single homogeneous phase. Aptamers can only precipitate and bind live bacteria, by taking advantage of it, and detecting the fluorescence changes induced by bacteria before and after antibiotic treatment, the goal of simultaneously detecting the susceptibility of two drug-resistant bacteria in a single homogeneous phase is achieved. This project opens up new ideas for developing functional DNA nanomachines, provides a new method for clinical rapid diagnosis of pathogenic bacteria and drug resistance, and has important clinical significance for the prevention and control of bacterial infections.
准确识别病原菌和明确其耐药性是感染性疾病诊断和靶向治疗的基础。开发快速细菌鉴定和抗菌药物敏感性检测的新方法是提高感染性疾病救治率和缓解细菌耐药性的关键举措。而传统的细菌培养检测方法耗时长,不利于病原体及其药敏表型的快速检测。并且现有的快速分子诊断方法大多基于遗传标志物检测,难以实现菌体的直接和快速检测。本研究创新性设计了一种基于单扩增循环元件的双靶标响应链置换反应,构建了一种无标记、无酶的DNA荧光纳米机器;同时,基于适配体的靶标识别和DNA荧光纳米机器,构建了对双靶标病原菌大肠埃希菌和肠炎沙门氏菌同时进行直接快速检测的新方法。这也是一种免RNA提取、免PCR和无酶生物传感器。针对大肠埃希菌和肠炎沙门氏菌的检测,该传感器具有较短的检测时间,仅需20分钟,也具有超灵敏的检测限,分别为0.7 CFU/mL和0.61 CFU/mL,以及较宽的线性检测范围,分别为34-105 CFU/mL和17-106 CFU/mL。更重要的是,构建的DNA荧光纳米机器能用于多种临床感染样本的直接检测,能准确检出阳性血培养样本、尿路感染尿液样本、模拟体液感染样本中的大肠埃希菌。且该方法在人体体液环境中具有良好的稳定性和重现性。药敏表型试验结果表明,使用构建的DNA荧光纳米机器能够测定大肠埃希菌对氨曲南、美罗培南、左氧氟沙星、阿米卡星等的药敏表型,能够获得最佳的MIC荧光判读方式和较短的MIC判读时间。与传统检测方法需要18-24小时相比,DNA荧光纳米机器仅需4小时,能显著缩短药敏表型检测时间,具有应用于临床检测的潜力。本项目为发展功能化DNA纳米机器开辟了新思路,为临床快速诊断致病菌及耐药性提供了新方法,并能推广至其它多种病原菌及药敏性的检测,对预防和控制细菌感染具有重要临床意义。
标签割问题的细粒度计算研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:张鹏
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依托单位:
RNA结合蛋白PABPC4在c-MYC诱导肝细胞癌发生中的作用及机制
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批准号:32100590
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项目类别:青年科学基金项目(C类)
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2021
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负责人:张鹏
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依托单位:
RNA结合蛋白PABPC4在c-MYC诱导肝细胞癌发生中的作用及机制
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:30万元
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批准年份:2021
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负责人:张鹏
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依托单位:
网络科学中若干非线性组合优化问题的复杂性和算法
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批准号:61972228
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:张鹏
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依托单位:
网络同质性原理和图划分问题的近似算法
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批准号:61672323
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张鹏
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依托单位:
水与氨基酸相互作用的中子散射和拉曼散射研究
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批准号:11075094
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2010
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负责人:张鹏
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依托单位:
网络链路选择问题的近似算法
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批准号:60970003
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2009
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负责人:张鹏
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依托单位:
国内基金
海外基金