郭雪峰和要茂盛課題組發(fā)展了單分子檢測新技術(shù)
時間：2021-04-06 16:51:03學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
???? ?單分子檢測是一種考察物質(zhì)間相互作用的精妙方法，能夠在單分子水平上提供分子結(jié)構(gòu)與功能之間的豐富信息，揭示生命現(xiàn)象的重要過程，在臨床診斷等領(lǐng)域具有深遠的應(yīng)用價值。北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院郭雪峰課題組和環(huán)境學(xué)院要茂盛課題組以硅納米線作為探針提出了側(cè)壁點修飾的策略，發(fā)展了構(gòu)筑單分子檢測器件的新途徑，進一步與生物體系結(jié)合，首次在單分子水平上實現(xiàn)了對抗原抗體之間相互作用的免標(biāo)記、實時無損檢測。這是一種快速無損的單分子電學(xué)檢測的新技術(shù)，為開展生物體內(nèi)的單個分子相互作用事件的動力學(xué)研究提供了一個可靠的器件平臺。
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???? 在前期的合作研究中，他們已利用硅納米線場效應(yīng)晶體管實現(xiàn)了對環(huán)境中及呼出氣中存在的痕量流感病毒的快速實時、無需標(biāo)記的直接電學(xué)檢測（ES&T， 2011, 45, 7473, Highlighted by ChemistryViews；Nano Lett., 2012, 12, 3722，Highlighted by C&EN; Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 3369）。然而，如何實現(xiàn)單分子靈敏度的極限檢測一直是富有挑戰(zhàn)性的前沿領(lǐng)域。最近，該合作團隊利用在碳基單分子檢測方面的研究積累（詳見邀請綜述：Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 5642；Adv. Mater., 2013, 25, 3397），利用精確的微納加工技術(shù)和巧妙的界面化學(xué)修飾完成了硅納米線側(cè)壁H1N1抗體的單分子修飾，最后結(jié)合微流道技術(shù)和先進的測量手段，實現(xiàn)了在單分子水平下利用硅納米線器件對H1N1抗原與抗體之間的相互作用的單個事件的可逆電學(xué)檢測。與傳統(tǒng)的光學(xué)檢測方法相比較，電學(xué)檢測方法是無損的，有它本身的優(yōu)勢，如不需要熒光標(biāo)記、沒有光漂白問題及無需配套的昂貴檢測設(shè)備，是光學(xué)檢測手段的一種非常重要的補充。該單分子檢測策略為接下來深入開展生物體內(nèi)的單個相互作用事件的動力學(xué)研究提供了一個可靠的器件平臺。此外，這種方法和現(xiàn)有半導(dǎo)體工業(yè)是兼容的，為未來廉價的臨床診斷奠定了基礎(chǔ)。研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 5038. Highlighted as a Frontispiece），被評審人稱贊為一項 “Pioneering” 工作。
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??????? 該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部和教育部基金的資助。特別感謝北京科技大學(xué)李立東教授的合作。
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