基于金表面氨基固定的神经递质自组装单分子膜和微流控技术的人工突触的构建
批准号:
22074121
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
李君
依托单位:
学科分类:
化学与生物传感
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李君
中文摘要
神经元网络工作机制的相关研究是近年脑科学研究的焦点。神经元网络工作机制的研究需要构建高度可控的体外人工突触,用以模拟神经元及神经网络之间的相关功能。如何实现神经递质的可控释放与实时检测,并动态观察神经元活动,是构建体外人工突触核心内容。神经递质是一种化学信使分子,多种神经递质分子都具有氨基结构。申请人以往工作发展了氨基固定的多巴胺自组装单分子膜,实现了多巴胺的可控释放,构建了多巴胺体外人工突触。本项目拟通过利用神经递质的氨基在金表面形成自组装单分子膜,利用电化学手段实现神经递质的精准释放,结合微流控芯片、原位拉曼光谱、共聚焦成像技术,研究氨基固定的自组装单分子膜的形成及电化学脱附机理,实现神经递质在时间和空间上的可控释放与原位检测,同时实现神经元细胞活动的实时监测。本项目的成功实施将为构建体外人工突触提供新的策略,从而获得神经递质种类、释放位点以及作用时间对神经元网络的影响。
英文摘要
The research of neural network working mechanism in brain science attracts many attentions in various fields in recent years. In order to study the working mechanism of neural networks, it is necessary to construct a in vitro artificial synapse to simulate the related functions between neurons and neural networks. How to realize the controlled release and real-time detection of neurotransmitters, and dynamically observe the activity of neurons, are the core contents of constructing artificial synapses in vitro. Neurotransmitters are chemical messengers that can transmit signals between different cells by synapses, and many neurontransmitters pocess amino groups. The applicant has successfully constructed amino bond dopamine self-assembled monolayers, realized the controlled release of dopamine, and constructed dopamine artificial synapse. In this project, the amino group of neurotransmitter is used to form self-assembled monolayers on the gold surface , and the precise release of neurotransmitter is realized by electrochemistry. Combined with microfluidics, in-situ Raman spectroscopy and confocal imaging technology, the formation and electrochemical desorption mechanisms of amino bond self-assembled monolayers are studied to realize spatiotemporal release of neurotransmitters, in situ detection and real-time monitoring of neuronal cell activities. This project will provide a new strategy for the construction of artificial synapses, so as to obtain the effects of neurotransmitter types, release sites and functioning time on neural networks.
通过将功能分子修饰到界面上,构建随着外界刺激而改变表面物理化学性质的智能界面,成为近几年的研究热点。迄今为止,已经成功设计了具有pH值、温度、气体、离子、分子等响应性的功能分子来构建智能界面。构建的智能界面应用到纳米通道内表面,使得纳米通道在外部刺激下可表现出离子选择性、离子门控和离子整流特性,这与自然界的生物膜上的纳米通道的离子运输相似,具有从生物传感器到药物递送的潜在的应用。本项目成功实现了含氮基团氨基和偶氮基团作为固定基团的金表面自组装单分子膜的构建及可控释放,并成功将构建的智能界面应用到纳米通道内表面,制备了具有pH和温度共同响应以及温度响应的ON/OFF门控功能的高性能纳米通道;以及具有镍离子、铜离子无标记的特异性识别检测的新型纳米通道。本项目探索了含氮的氨基和偶氮基团作为金表面构建自组装单分子膜的固定基团的可行性,并实现了其在金表面的脱附释放。并进一步在锥形纳米通道中实现了具有智能响应的离子传导,从而可以在纳米通道内很好地控制离子/质量的传输,可以为分子/离子检测、药物输送、传感以及智能纳米流体运输系统方面的应用打下坚实的基础。
电响应的仿生智能界面的构建及其应用
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批准号:21602176
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2016
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负责人:李君
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依托单位:
国内基金
海外基金