芯片式微管电极3-D微纳协同传感界面构建及用于肿瘤外泌体高效捕获与原位分析

基本信息
批准号:21775034
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:杨帆
学科分类:
依托单位:湖北中医药大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李玉桃,孙忠月,唐丽娜,金丹,廖唐斌,王思齐,刘思伽,梅骏驰,丁帆
关键词:
微流控芯片原位检测微管电极电化学传感器外泌体
结项摘要

Exosomes are emerging as new-generation tumor biomarkers. Nevertheless, the high-efficiency separation and sensitive detection of exosomes are challenging. Herein, we engineer a monolithic micro-nanostructured biosensing interface to enable highly efficient capturing of exosomes and in-situ detection of exosomal molecules on the basis of our previous advancement in microfluidics and electrochemical biosensors. This synergic micro-nanoscale functional interface was constructed by combined strategies, including polymer-assisted metal deposition, electrochemical deposition and self-assembling of DNA nanostructures, based on the templates of the inherent three-dimensional (3D) structure of microfluidic channels. Importantly, the surface-attached biomolecular probe-target interaction confined in the 3D microchannel is significantly enhanced as compared to that on 2D planar electrode surface, due principally to the increased collision frequency and enlarged accessibility of probes. The biomolecular assembling, folding and binding dynamics on the sensor surface will be investigated along with the controlled fabrication and functionalization of surface-confined gold nanostructures and DNA nanostructured probes to modulate the effective biorecognition between tumor exosomes and the capturing probes. In light of the deep understanding of surface-confined molecular recognition on micro-nanostructured surface, we aim to developing a high-performance, low-cost microtubular electrochemical biosensor for in-situ detection of exosomes and exosomal nucleic acids by using an integrative mode of capturing-lysing-quantifying with improved efficiency and accuracy. This project is expected to construct micro-nanostructured biosensing with high capturing efficiency and high sensitivity towards precise capturing and in-situ detection of exosome at different levels, which is significant to early diagnosis and treatment in cancers.

外泌体逐渐成为新一代肿瘤标志物,但其分离检测面临挑战。基于前期在微流控及电极传感界面设计的工作基础,本项目提出采用溶液相无电沉积技术、DNA纳米结构自组装和电化学调控策略,以微通道为模板,构建微流控整体柱式3D微纳协同传感界面,其特点是限域微腔纳米曲面的探针排布可显著增强界面分子相互作用,解决了传统2D平面电极表面分子碰撞效率低,空间位阻大等局限,从而实现外泌体的高效捕获与原位分析。深入研究微纳界面上的生物分子组装、折叠和结合动力学等过程,设计并构筑形貌可控、表面功能化的纳米结构,调控传感界面高效识别肿瘤外泌体。研制高性能、廉价的微管电化学生物传感器,建立针对被捕获外泌体内含分子的原位检测策略和一体化捕获-裂解-原位定量的分析模型以提高外泌体检测的准确性和效率。预期结果将构筑高捕获效率、高灵敏度的微纳协同传感界面,实现外泌体的精准捕获和原位多水平检测,对癌症的早期诊断和治疗具有重要意义。

项目摘要

循环外泌体因携带大量其来源细胞表面及胞内分子信息,逐渐发展为新的疾病标志物,但如何实现人体复杂样本中外泌体及内容物的高灵敏、高特异性定量分析依然面临挑战。本项目按计划:1)发展了基于2D纳米材料界面的核酸适体ExoAPP技术,精准靶向纳米囊泡表面蛋白组,监测药物诱导的肿瘤外泌体EMT表型变化;开辟了病毒启发的3D多价分子识别和自驱动多色ExoADM技术,用于外泌体PD-L1指导的肿瘤免疫治疗疗效监测;2)设计协同电中性肽核酸和高电荷球形核酸的SEEmiR传感器,用于肿瘤外泌体microRNA的高灵敏、高特异性定量检测。在此基础上,发展了框架核酸超电荷纳米标记增敏的电化学生物传感器用于外泌体microRNA的超灵敏检测(检测限:49 aM);3)利用跨尺度界面工程原理,构建金属纳米结构调控的芯片式微纳协同分子界面,实现阿摩尔水平microRNA的高灵敏、高特异性检测。进一步构建基于同轴碱基堆积效应的Bsee-miR传感器,通过程序化调控多级纳米结构,增强界面核酸碱基堆积效应,建立通用型的循环microRNA检测新方法。在此基础上,发展了3D纳米阵列界面,研制了电化学草本传感器(nanoE-herb sensor),可克服长链DNA扩散速率低、目标序列隐蔽的不足,增强界面核酸杂交,实现了草本药用植物及伪品的快速鉴定。本项目发展了多种面向外泌体的靶向检测技术(ExoAPP、ExoADM技术)和分析方法(SEEmiR、Bsee-miR、eTDN、nanoE-herb、电子参杂放大器)。本项目在肿瘤外泌体分析领域获得一系列重要进展和研究发现,提出了仿生跨尺度生物传感界面,程序化调控分子界面性能,突破了纳米传感界面的尺寸障碍,揭示了跨尺度界面生物分子作用机制;发现了多级纳米结构增强界面核酸碱基堆积效应。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
2

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
3

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

DOI:10.19650/j.cnki.cjsi.J2007019
发表时间:2021

杨帆的其他基金

批准号:21473212
批准年份:2014
资助金额:95.00
项目类别:面上项目
批准号:21906157
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201302
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605202
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81260046
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61301272
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81560074
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61202144
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801409
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51102254
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21102134
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61602516
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900863
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61474026
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61006030
批准年份:2010
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11326215
批准年份:2013
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51106084
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51909029
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81302691
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41907016
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21776302
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81172493
批准年份:2011
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:42002048
批准年份:2020
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61873142
批准年份:2018
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:81800145
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201088
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21305034
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81901853
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71704108
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31402253
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11674025
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81902672
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11402173
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772469
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:21103200
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31602090
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600331
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10704008
批准年份:2007
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51007096
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81901408
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10902070
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901093
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50604009
批准年份:2006
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901892
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600413
批准年份:2016
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31660165
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61374144
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31370394
批准年份:2013
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:61902436
批准年份:2019
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11274041
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:51777023
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:11304234
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608535
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21808101
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51407114
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50901020
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61675040
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:11561045
批准年份:2015
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:71701044
批准年份:2017
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51604001
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11903007
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81471164
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31270449
批准年份:2012
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:71704083
批准年份:2017
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20772032
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81800341
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700995
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81403301
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81570938
批准年份:2015
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31902333
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41804016
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21473191
批准年份:2014
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:21303195
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11775120
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41071022
批准年份:2010
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:31671796
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:81660298
批准年份:2016
资助金额:29.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61371013
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:82001468
批准年份:2020
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51778436
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:41505008
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51477013
批准年份:2014
资助金额:95.00
项目类别:面上项目
批准号:31900936
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11772231
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:60904044
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11904259
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51609210
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41771250
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21202203
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000551
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602031
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81460160
批准年份:2014
资助金额:46.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21405026
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301181
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31800990
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072872
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:51308392
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070803
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:70341026
批准年份:2003
资助金额:6.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81600493
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11502197
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81800784
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11501256
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170930
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

微/纳流控-生物传感技术用于外泌体的分离分析

批准号:21874116
批准年份:2018
负责人:姚波
学科分类:B0401
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
2

核酸适体功能化微流控芯片用于外泌体高效富集与可控释放及在肿瘤检测与转移机制的研究

批准号:81772287
批准年份:2017
负责人:洪国粦
学科分类:H2606
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
3

响应性微流控芯片传感器构建及其用于循环肿瘤细胞的捕获和定点释放

批准号:21575110
批准年份:2015
负责人:谢敏
学科分类:B0404
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
4

微流控芯片外泌体分离分析新方法研究

批准号:21775049
批准年份:2017
负责人:刘笔锋
学科分类:B0401
资助金额:65.00
项目类别:面上项目