细胞凋亡中关键生物因子的传感分析新技术、新方法研究

Cell development and apoptosis are two important stages in living process. The knowledge of living bodies is dependent on the accurate detection of some key mediators controlling the cell apoptosis, while sensitively and selectively sensing methods become the basis of living science research. As the complicated structure and function of living bodies, this is a challenge to fullfil this task for sensing techniques. This proposal is going to prepare carbon nanomaterials and oxide semiconductor nanomaterials-based sensing meterials, fabricate novel chemo\biosensing probes, develop the sensing techniques for these key mediators, investigate the interactions between the key mediators and sensing probes and materials, set up the detection methods of key mediators in the apoptosis process, explore the apoptosis mechanism,and investigate some typical medicines-resulted cell apoptosis process to find their toxic functions.

细胞周期和细胞凋亡是生命现象的两个重要的内在属性。对生物体的认识建立在对其中一些关键性生物因子的准确检测上，灵敏可靠的传感与分析技术就成为了生命科学研究的基础。但由于生物体的结构和功能的复杂性，要实现关键性生物因子的准确检测对传感技术目前仍然还是巨大的挑战。本申请将针对细胞凋亡中一些关键生物因子，设计开发新型、灵敏的化学生物传感探针与分析技术；设计制备以碳纳米材料、氧化物半导体纳米材料为基础的传感材料，合成新型传感探针，构建关键生物因子的传感技术，探索传感材料和传感探针与这些关键生物因子的相互作用，建立凋亡过程中生物因子浓度水平的检测方法，探索细胞凋亡机制，对一些典型药物诱导的细胞凋亡进行初步探讨，确定新化合物的毒性机制。

细胞凋亡是生命现象的重要内在属性之一。本项目针对细胞凋亡中一些关键性的生物因子，包括凋亡相关的关键性基因、参与调控的酶、随细胞凋亡过程发生变化的蛋白质、多肽等，设计、开发新型、灵敏的化学生物传感探针与分析技术。主要工作包括：设计制备了多种新型复合纳米材料，如半导体CuInSe2纳米空心球光敏化剂、近红外CdTe/CdS量子点、氮掺杂石墨烯量子点等；基于这些材料，同时引入超电荷荧光蛋白、转肽酶、TdT酶等新型蛋白类传感工具，提出了多种基于荧光、光电、电化学的测定细胞凋亡关键因子的传感新机制及传感平台, 实现了凋亡过程中关键基因甲基化、关键酶、关键事件（染色体降解、细胞膜外翻等）的高灵敏特异性检测；利用多肽介导的纳米粒子自组装作用，创造性地建立了一个仿生、通用且功能多样的多肽逻辑系统，成功构建了用于处理内源性癌症生物标志物的多肽逻辑电路，实现了细胞行为的调控，研究了下游凋亡相关蛋白质之间的相互作用机制；采用超电荷荧光蛋白分子工具构建了通用化核酸传感信号单元并建立了分析平台,发展了一种快速，高特异性分析特定基因位点甲基化程度的高灵敏荧光分析方法; 实现了复杂生物体系中生物因子的实时、灵敏、快速检测。在化学或生物领域发表SCI论文120篇（其中影响因子大于10的4篇，影响因子大于5的45篇），他引1185次。申请相关专利3项（201610272231.7, 201711362391.1，201711362729.3），获得授权2项 (发明专利号：ZL201410249779.0，ZL 20141006924.6)。项目组主要成员参加国内外学术交流活动17次，培养博士研究生16名，硕士研究生28名。完成课题预期目标。