功能化碳量子点荧光纳米开关的设计、构建及在生物酶检测中的应用

基本信息
批准号:21675143
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:钱兆生
学科分类:
依托单位:浙江师范大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冯九菊,刘卫东,吴靓,仲淑贤,柴鲁静,汤聪,黄园园,敖航,赵美芝
关键词:
碳量子点荧光纳米开关光诱导电子转移生物传感器荧光检测
结项摘要

Design, development and the use of molecular fluorescent nanoswitches in the detection of biological enzyme activity are of great significance in practical application of clinical diagnosis, curative effect evaluation and prognosis of disease. Fluorescent nanoswitches based on photoinduced electron transfer show a great applicable prospect in biosensors, intracellular bioimaging and smart drug delivery systems. This project is to explore the applicability of block-based design principle from supermolecules in fluorescent nanoswitches, construct novel fluorescent nanoswitches using carbon quantum dots as the fluorophore based on photoinduced electron transfer mechanism, and further apply these nanoswitches to quantitative determination of relevant biological enzyme activity, high-output screening of inhibitors of enzymes, and real-time fluorescent monitoring of relating biological processes to the enzymes and dynamic changes of intracellular environment. This project is planned to contain four parts including basic principles of fluorescent nanoswitches based on functionalized carbon quantum dots, block-based design and control unit construction, synthesis and assembly of nanoswitches, and the application in relevant biological enzyme detection, effective screening of the inhibitors and real-time monitoring of relevant biological processes. Through these research works, it aims to utilize fluorescence change induced by controllable switching of the nanoswitches to achieve real-time detection of biological enzyme activity in living cells and organisms, fluorescent tracing of molecular drugs as the inhibitor of certain enzyme, and visual monitoring of specific biological processes relating to certain enzyme. These nanoswitches and biosensors will be further biologically evaluated in living cells and organisms, and would pave the way and provide a preliminary investigation for multiple-functional devices targeting at early diagnosis and accurate treatment of relevant diseases.

分子纳米开关的设计和开发及生物酶活性水平的检测在临床诊断、疗效判断和疾病预后中具有重要的应用价值。基于光诱导电子转移机制的荧光纳米开关在生物传感器、示踪细胞成像、智能纳米药物等领域具有广阔的应用前景。本项目拟设计构建基于功能化碳量子点和光诱导电子转移机制的新型多功能纳米开关,将其用于构建检测多种生物酶活性的生物传感器,发展相关生物酶抑制剂的高通量筛选方法,并用于细胞内生物酶相关生理过程和细胞内环境的动力学变化的荧光实时监测。本项目拟从碳量子点纳米开关的理论基础、模块化设计与控制单元构建、纳米开关合成与组装、生物酶活性检测应用等四个方面探索和研究通过纳米开关的可控切换引起的荧光信号的变化,实现细胞或活体内生物酶水平高低的实时检测、具有酶活性抑制性能的药物分子的荧光跟踪和生物酶生理过程的可视化监测,并用于细胞和活体内的生物学评估研究,为构建相关疾病早期检测和治疗的多功能纳米器件提供基础和借鉴。

项目摘要

基于光诱导电子转移机制的荧光纳米开关在模块化的设计和氧化还原荧光探针的构建中具有独特的优势,在生物体系的基于氧化还原反应的生理过程监测中具有广阔的应用前景。分子纳米开关的设计和开发及生物酶活性水平的检测在临床诊断、疗效判断和疾病预后中具有重要的应用价值。本项目构建了以碳量子点和发光金属簇为荧光团,探索了模块化设计在纳米开关中的适用原则,以光诱导电子转移为信号转换机制的纳米荧光开关,并将此开关应用于相关生物酶活性的检测。本项目通过功能化碳量子点和金属簇纳米开关的理论基础、模块化设计与控制单元构建、纳米开关合成与组装、生物酶活性检测应用等四个方面探索和筛选了不同的电子供体/电子受体对,构建了基于功能化碳量子点及发光金属簇和光诱导电子转移机制的新型多功能纳米开关,在此基础上将其用于包括氧化还原酶和水解酶等相关生物酶活性的实时定量检测,并用于细胞和活体内的生物学评估研究,为构建相关疾病早期检测和治疗的多功能纳米器件提供了基础和借鉴。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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