科學家構建新型生物傳感平臺

      生物傳感器是一類在臨床檢測、遺傳分析、環(huán)境檢測、生物反恐和國家安全防御等領域具有重要應用的傳感器件。最近，中科院上海應用物理所物理生物學實驗室和美國亞利桑那州立大學的研究人員合作發(fā)展了一種基于DNA納米技術的三維DNA納米結構探針，并在此基礎上構建了一類新型的生物傳感平臺，實現(xiàn)了對基因和蛋白質高性能檢測。相關論文以封面形式發(fā)表于材料領域著名雜志《先進材料》（Advanced Materials）。
 
     上海應用物理所博士生裴昊等在樊春海研究員和亞利桑那州立大學顏顥教授的合作指導下，將一種衍生的DNA四面體納米結構固定在金基底上，而四面體結構頂點上延伸出來的一段DNA序列可以通過特定設計作為DNA分子、核酸適配體和抗體識別單元的基礎。在高度剛性的四面體結構的支撐下，DNA識別序列呈高度一致的取向，并提高了表面識別的自由度。研究者進一步證明，此新型生物分子識別界面適用于電化學、表面等離子體共振、石英晶體微天平、微懸臂梁等一系列傳感技術。這一平臺技術可能會為生物傳感領域打開一個新的研究契機。
 
      該研究得到了國家自然科學基金委、科技部和上海市科委的支持。
 
      生物傳感器是基于生物分子界面識別的原理，通過將生物識別單元（如DNA或蛋白質分子）作為“分子探針”固定在固體表面，形成一個分子識別界面。生物傳感器領域的一個基本問題是如何實現(xiàn)生物識別單元的有效固定，并且避免界面上生物分子活性的損失。傳統(tǒng)的DNA探針常用一維（單鏈DNA）或二維結構（如發(fā)夾結構）DNA作為識別元件，其傳感界面的均一性在制備過程中難以得到有效控制，從而影響了實際應用中檢測的穩(wěn)定性和重復性。而三維DNA探針具有高結構穩(wěn)定性和剛性，可以有效提高DNA探針在表面分布排列的均一性，并精確調控探針之間的距離，從而顯著提高了生物檢測的靈敏度和特異性。這一研究結果展示了DNA納米技術作為一種新型生物傳感平臺的巨大潛力。DNA納米技術是近年來新興的前沿交叉領域，充分利用了DNA分子卓越的自組裝和識別能力實現(xiàn)精確的從底向上的納米構筑。目前，研究者已可以將DNA自組裝成千姿百態(tài)的DNA納米結構，而這些DNA納米結構的潛在用途也受到各個領域的廣泛關注。