南师大在纳米生物传感体系设计方面取得系列研究进展

基于纳米材料和生物分子的传感体系是化学学科的研究热点，服务于国计民生的多个方面。如何有效整合纳米材料和生物分子的优良性质，是发展高灵敏纳米生物分析方法的关键科学问题之一。南京师范大学（以下简称：南师大）化科院王兆寅副教授所在课题组探索调控纳米材料光学行为的新方式，构建高性能纳米生物传感体系，取得系列重要研究进展。

该课题组在化学还原法制备银纳米三角片（Ag NTs）的过程中引入辣根过氧化物酶，显著提升了Ag NTs的形貌和稳定性，为改进纳米材料制备方法提供新思路。在此基础上，利用DNA实现Ag NTs的可控后塑形，发展量化DNA介导异向金属纳米材料形貌演变的光谱方法。利用两种核酶改变后塑形的效果，通过消光光谱波峰位置的移动，实现核酶的定量分析。相关成果以“Spectrum-Quantified Morphological Evolution of Enzyme-Protected Silver Nanotriangles by DNA-Guided Postshaping”为题发表在化学领域的旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上。论文第一作者为南师大研究生李俊瑶，通讯作者为南师大化科院王兆寅副教授和戴志晖教授。此外，该课题组在银/碘化银纳米三角片的内部引入金核（Au@Ag/AgI NTs），强化等离子激元共振能量转移的同时削弱热电子注入，从而有效提高碘化银产生光生载流子的能力。结合银基纳米材料对巯基的敏感性，利用半胱氨酸调控Au@Ag/AgI NTs的等离子体共振性能，实现了半胱氨酸的高灵敏分析。相关成果以“Enhancing Photoelectric Response of an Au@Ag/AgI Schottky Contact through Regulation of Localized Surface Plasmon Resonance”为题发表在化学领域的旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上。论文第一作者为南师大研究生李自君，通讯作者为南师大化科院王兆寅副教授和戴志晖教授。

为了解决DNA和金属有机框架材料（MOFs）组装方式匮乏且不易调控的问题，该课题组从DNA和MOFs的固有结构出发，利用DNA的磷酸骨架与锆基MOFs的金属簇形成共价键，提出一种可由占位效应调控的刺激响应型DNA-MOFs组装方式。利用此刺激响应型DNA-MOFs相互作用，结合MOFs的荧光猝灭性能，构建新颖的分子传感和逻辑系统，实现碱性磷酸酶和焦磷酸酶的同时检测。相关成果以“Construction of Molecular Sensing and Logic Systems Based on Site-Occupying Effect-Modulated MOF-DNA Interaction”为题发表在化学领域的旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上。论文第一作者为南师大研究生虞铠华，通讯作者为南师大化科院王兆寅副教授和戴志晖教授。

该课题组使用生物无机小分子焦磷酸与铈离子合成一种新型的稀土纳米网状材料（PPi-Ce CPNs），发现此纳米材料荧光性能的增强并不来自于传统的天线效应，而是来自于焦磷酸的配体场效应。利用PPi-Ce CPNs的强荧光，并通过引入多重循环放大，设计了针对循环肿瘤DNA的高灵敏检测体系。此检测体系可实现单碱基多态性的分辨和血清中目标循环肿瘤DNA的准确定量。相关成果以“Quantification of Cyclic DNA Polymerization with Lanthanide Coordination Nanomaterials for Liquid Biopsy”为题发表在化学领域著名期刊Chemical Science上。论文第一作者为南师大研究生周雯婷，通讯作者为南师大化科院王兆寅副教授。

相关论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09546
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05584
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10442
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/sc/c9sc06408g

文章来源：麦姆斯咨询（“微流控”公众号）