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    我国学者在环境传感分析领域取得重要进展

    日期 2018-09-27   来源:化学科学部   作者:庄乾坤 王春霞 汪美贞 陈拥军  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:21277016,21777013)等资助下,大连理工大学环境学院刘猛研究组与加拿大麦克马斯特大学Yingfu Li和John D. Brennan研究组合作,在开发新型功能核酸纸传感器件领域取得重要进展。研究成果以“Self‐Assembled Functional DNA Superstructures as High‐Density and Versatile Recognition Elements for Printed Paper Sensors”(自组装功能DNA超分子作为高密度、通用性识别分子用于纸传感器)为题,于2018年7月24日在Angewandte Chemie-International Edition(《德国应用化学》)上发表,论文链接为:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201806489。

      发展快速、简便、高通量和特异性的环境分析检测技术,对于水污染监控及控制措施的实施、饮水安全的保障等具有重大意义。在众多检测技术或方法中,纸传感器件因具有成本低、加工简单,易微型化、集成化、生物相容性好及易处置等优点,被认为是一种最具有吸引力和应用前景的环境友好检测技术。

      功能核酸是指通过体外指数富集的配体系统进化技术获得的具有特殊结构和功能的核酸分子片段。由于功能核酸具有靶标范围广、稳定性高、便于化学修饰和合成等诸多优点,因此以功能核酸为识别分子的传感检测技术得到快速发展。传统方法构建的功能核酸传感界面因制备工艺限制,纸表面缺陷较多、粗糙度较高、化学成分较复杂,其均一性难以得到有效控制,方法的重现性和稳定性较差,阻碍了功能核酸对其靶分子的特异性识别,并最终影响到传感器件的检测性能。因此,实现功能核酸的有效固定,从分子水平调控功能核酸在纸基体表面的构型、空间取向、排列及其与基体表面的作用方式成为发展高性能纸传感器件急需解决的科学问题。

      针对上述问题,刘猛研究组提出利用三维结构功能核酸超分子(微米级)构建有利于发生分子识别的传感纸界面,重点研究功能核酸超分子的制备、表征、影响因素,以及在纸基体的吸附、组装和识别等过程及其与传感检测性能之间的关系。研究发现,该超分子对普通滤纸和硝酸纤维素膜具有较强的结合力,由于其良好的热稳定性,可以通过传统打印方法大批量制备各种功能纸芯片(图);进一步研究发现,利用该超分子可以显著提高功能单体在纸基体表面对目标污染物分子(如大肠杆菌等)的识别效率,最终大大提高传感器件的检测性能。

    图.打印制备多种基于三维功能核酸超分子的纸芯片。




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