地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院上海应用物理研究所;南京大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004544
成果描述：
| 该项目属于“生物分析化学”与“界面物理化学”交叉的基础研究。发展针对特定生物分子的灵敏、特异的分析方法不仅是生物分析学科的内在需求，而且也是健康、环境和生物安全等领域所面临的重要挑战，对于肿瘤、神经退行性疾病等重要疾病的早期检测，以及环境和传染性疾病的监控等方面均具有重要意义。两相交界的表界面是物质、能量交换和信号转化的场所。该项目以生物传感“界面”为核心，针对生物分子在传感界面上的吸附、组装和识别过程这一关键科学问题开展了系统研究。在国际上率先提出并发展了一种基于生物分子构象变化的“动态”生物传感检测新策略，通过构建一系列基于界面调控的生物传感器，实现了若干与重大疾病相关的生物分子的高灵敏、高选择性生物分析检测。该研究在国际上获得了广泛关注和高度评价，被发表在Science、Nature子刊、Chem. Rev.、Acc. Chem. Res.、Chem. Soc. Rev.等杂志的论文广泛引用。主要代表性成果如下：1)通过对界面的功能设计与调控，显著提高了生物传感过程中的生物分子识别能力。系统研究了生物分子在宏观及纳米尺度上与无机材料界面的相互作用，深化了对传感界面上生物分子吸附、组装和识别等过程中物理化学机理的理解；通过界面共组装精确调控了蛋白质、DNA等生物分子及细胞在宏观和纳米界面上的吸附和可控耦联，从而显著提高了生物传感过程中生物分子的识别效率，并建立了生物传感识别与生物检测性能之间的关联。2)提出了一种“生物识别—生物分子折叠—电子/能量传递”的动态耦联传感策略。经典的生物分析方法往往只考虑识体和受体之间的静态结合，在应用于血清等复杂体系的检测时，往往因为非特异性吸附而产生高背景噪音，并导致假阳性问题。通过将界面识别过程中生物分子的动态构象变化信息叠加到生物分子结合反应中，显著降低了实际体系检测中非特异吸附导致的背景噪音，提供了生物检测的特异性和信噪比。3)构建了一系列基于界面调控的高灵敏、高特异性的生物传感器。实现了对DNA、RNA、蛋白质和功能小分子等与重大疾病相关的靶标分子的特异性识别，并在多个分子水平上对疾病相关的生物靶标进行高灵敏检测，为提高肿瘤等重要疾病检测中的灵敏度、特异性和抗干扰能力提供了新的思路。以上研究成果产生了20篇主要论文，其中包括J. Am. Chem. Soc. (6篇，含1篇封面)、Angew. Chem. Int. Ed. (3篇)、Adv. Mater. (3篇，含1篇封面)、Nature Protocols (1篇)、Acc. Chem. Res. (1篇)。8篇代表性论文被SCI他引2263次，20篇主要论文被SCI他引4269次。 |
