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《细胞》子刊发表我校生命分析化学领域研究成果

发表时间:2019-09-12 18:38:17

  (地大之声通讯员李晓晔)12月13日,夏帆教授课题组在《细胞》子刊Chem 杂志在线发表了研究论文,构建了基于超滑油凝胶界面上液滴运动的新型可视化检测方法,实现了对ATP、miRNA、凝血酶的灵敏检测。

  纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心科研助理高中锋博士、我校材料与化学学院博士后刘瑞、博士生王金花为论文的共同第一作者,夏帆教授为论文的通讯作者。

  该研究中提出两亲性DNA具有助溶剂的作用,短链DNA可以同时暴露亲水性磷酸骨架和疏水性碱基,与疏水性油凝胶界面具有较强的疏水作用力,使得液滴滑动速度变慢,临界滑动角上升;DNA链长度增加,易发生分子内折叠,暴露其亲水性磷酸骨架隐藏其疏水性碱基,此时分子亲水性较强,不易在疏水性油凝胶界面发生作用,液滴可以在很小的倾斜角下快速滑动。实验通过设计目标物控制的滚环扩增反应,调控DNA的链长度和亲疏水性(图1a)。研究采用倒置荧光显微镜和共聚焦显微镜研究不同长度DNA在油水界面上的分布;通过分子动力学模拟,验证了界面疏水作用随DNA链长度增加而减小(图1b)。通过临界滑动角和滑动速度等可视化参数的定量化分析,实现了对小分子、核酸、蛋白等多种分子的灵敏检测,并期望作为新型可视化检测方法用于多种临床标志物的检测。


图1(a)基于超滑油凝胶界面上液滴运动的可视化检测示意图;(b)分子动力学模拟不同长度DNA对油性界面的疏水作用。

  该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

  近年来,可视化生物传感得到了快速发展,其应用逐渐延伸到医学诊断、食品分析和环境监测等领域。目前,可视化生物传感器具有庞大的市场需求,需要各种新材料、新技术融合,发展新型的可视化检测方法。夏帆教授课题组前期发展了一种pH响应的超浸润芯片,建立了基于液滴接触角变化的裸眼检测方法,并将其用于检测糖尿病和监测运动过程中汗糖的变化。