医学院李诚予团队在生物传感器研究领域取得新进展

作者:编辑:黄淑彤发布时间:2021-07-01浏览次数:10

  武科大网讯(通讯员李诚予)近日,我校医学院李诚予团队的各项研究成果在生物传感器研究领域取得新的系列进展。

  该团队的研究成果“Holographic Optical Tweezers and Boosting Upconversion Luminescent Resonance Energy Transfer Combined Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)/Cas12a Biosensors”被化学和材料学科国际知名学术期刊《ACS Nano》(自然指数期刊,SCI一区,影响因子:15.881)发表。李诚予副教授为该论文的第一作者兼通讯作者,武汉大学唐宏武教授为论文的共同通讯作者。

  为充分发掘CRISPR/Cas12a荧光生物传感器的分析潜力,李诚予团队提出了如下传感策略。首先,借助功能化DNA(适配体和金属离子驱动的DNAzyme)来调控CRISPR/Cas12a系统,实现了对非核酸目标分析物的有效转导。然后,结合高效上转换发光共振能量转移检测模式,有效增强了CRISPR/Cas12a荧光传感器对于复杂生物样本的适应能力。最后,将CRISPR/Cas12a系统的反式切割反应转移至微球界面,并利用全息光镊技术来开展高通量成像分析。

基于全息光镊、高效上转换发光共振能量转移和功能化DNA调控转导的CRISPR/Cas12a生物传感器的构建原理图

  该团队的另一项研究成果“A Light-Activated and Self-Driven Autonomous DNA Nanomachine Enabling Fluorescence Imaging of MicroRNA in Living Cells with Exceptional Precision and Efficiency”被材料学科国际知名学术期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》(SCI一区,影响因子:9.229)发表。我校硕士研究生高佳灵和刘宇恒为该论文的共同第一作者,李诚予副教授为该论文的通讯作者。

  为克服传统三维DNA walker存在的可控性差以及缺少足够的驱动力,李诚予团队引入了如下传感策略。首先,将只能在紫外光源下才能被激活的光切割连接器与DNA walker结合形成一种光激活型DNA walker。随后,利用pH敏感性的有机金属框架(ZIF-8)封装上述传感系统,以促进内吞作用,并借此纳米材料的裂解提供充足的内源性辅助Zn2+来实现一种“自我驱动”模式。最后,采用基于荧光共振能量转移的“关-开”信号输出方式,可成功在活癌细胞内对MicroRNA进行精准和高效的成像分析.

  基于上述设计思路,该DNA walker最终完美地避免了假阳性信号的出现并能成功实现活细胞内messenger mRNA的有效成像检测。研究成果“Photo-Gated and Self-Powered ThreeDimensional DNA Motors with Boosted Biostability for Exceptionally Precise and Efficient Tracing of Intracellular survivin mRNA”也被生物传感器领域国际知名学术期刊《Biosensors and Bioelectronics》(SCI一区,影响因子:10.618)发表。我校硕士研究生刘宇恒和高佳灵为该论文的第一作者,武汉大学唐宏武教授和李诚予副教授为论文的共同通讯作者。

光激活和自驱动型DNA walker生物传感器的构建原理图

  为进一步提高上述光激活和自驱动型三维DNA walker的生物稳定性,李诚予团队还为此做出了如下突破,即通过借助二维材料二氧化锰薄膜能被各类还原性物质还原产生锰离子的特性,来有效消耗细胞内的还原物质(尤其是高浓度的谷胱甘肽),从而有效避免了构建DNA walker所常用的Au-S键与还原性物质的竞争反应。

光激活和自驱动生物稳定性增强型DNA walker生物传感器的构建原理图

  均以我校为第一完成单位,以上论文的相关研究工作受到国家自然科学基金、武汉科技大学国家“优青”培育计划以及湖北省高层次人才计划项目的支持。

  论文作者简介:

  李诚予,副教授,硕士研究生导师。于20187月入职我校医学院公共卫生与预防医学系,主要从事医学检验技术、卫生分析化学方面的研究工作。目前主持国家自然科学基金项目、武汉科技大学国家“优青”培育计划项目以及湖北省高层次人才计划项目各1项。来我校工作三年内,以第一作者和通讯作者在本专业领域国际知名学术期刊《ACS Nano》、《Analytical Chemistry》、《Chemical Communications》、《ACS Sensors》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《Biosensors and Bioelectronics》、《Sensors and Actuators B: Chemical》上发表高质量研究型论文8篇。

本文涉及的论文链接:

ACS Nano

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c09986

ACS Applied Materials & Interfaces

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c09986

Biosensors and Bioelectronics

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566321004826

 

其余论文链接:

Analytical Chemistry

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.9b01941

Chemical Communications

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cc/d0cc02454f/unauth#!divAbstract

ACS Sensors

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.9b02043

Biosensors and Bioelectronics

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566320306400

Sensors and Actuators B: Chemical

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400518320951




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