郭雪峰和要茂盛課題組發(fā)展了單分子檢測(cè)新技術(shù)
時(shí)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(cè)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(guò)程，在臨床診斷等領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用價(jià)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(diǎn)修飾的策略，發(fā)展了構(gòu)筑單分子檢測(cè)器件的新途徑，進(jìn)一步與生物體系結(jié)合，首次在單分子水平上實(shí)現(xiàn)了對(duì)抗原抗體之間相互作用的免標(biāo)記、實(shí)時(shí)無(wú)損檢測(cè)。這是一種快速無(wú)損的單分子電學(xué)檢測(cè)的新技術(shù)，為開(kāi)展生物體內(nèi)的單個(gè)分子相互作用事件的動(dòng)力學(xué)研究提供了一個(gè)可靠的器件平臺(tái)。
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???? 在前期的合作研究中，他們已利用硅納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境中及呼出氣中存在的痕量流感病毒的快速實(shí)時(shí)、無(wú)需標(biāo)記的直接電學(xué)檢測(cè)（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(shí)現(xiàn)單分子靈敏度的極限檢測(cè)一直是富有挑戰(zhàn)性的前沿領(lǐng)域。最近，該合作團(tuán)隊(duì)利用在碳基單分子檢測(cè)方面的研究積累（詳見(jiàn)邀請(qǐng)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(jìn)的測(cè)量手段，實(shí)現(xiàn)了在單分子水平下利用硅納米線器件對(duì)H1N1抗原與抗體之間的相互作用的單個(gè)事件的可逆電學(xué)檢測(cè)。與傳統(tǒng)的光學(xué)檢測(cè)方法相比較，電學(xué)檢測(cè)方法是無(wú)損的，有它本身的優(yōu)勢(shì)，如不需要熒光標(biāo)記、沒(méi)有光漂白問(wèn)題及無(wú)需配套的昂貴檢測(cè)設(shè)備，是光學(xué)檢測(cè)手段的一種非常重要的補(bǔ)充。該單分子檢測(cè)策略為接下來(lái)深入開(kāi)展生物體內(nèi)的單個(gè)相互作用事件的動(dòng)力學(xué)研究提供了一個(gè)可靠的器件平臺(tái)。此外，這種方法和現(xiàn)有半導(dǎo)體工業(yè)是兼容的，為未來(lái)廉價(jià)的臨床診斷奠定了基礎(chǔ)。研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 5038. Highlighted as a Frontispiece），被評(píng)審人稱贊為一項(xiàng) “Pioneering” 工作。
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??????? 該工作得到了國(guó)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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