2023年CAIA獎二等獎：納米探針的功能設計、界面調控及生物測量應用研究
完成單位：上海工程技術大學
完成人：魯娜，張敏，鄭靜，王金杰，史雪榮
成果簡介：
隨著納米材料與納米技術的快速發展，納米生物測量技術發展為一類面向腫瘤早期篩查和術后監測、以及傳染病監測和控制等生命健康的有力分析工具。如何實現納米探針功能設計和傳感表界面的修飾改性是調控并實現高性能納米生物傳感器的兩個核心科學問題。該項目針對上述影響納米生物傳感性能的兩個關鍵方面，以“功能納米探針”和“界面調控”為核心：綜合運用納米材料的獨特物理化學效應，系統設計具有特定組成和結構的復合納米材料，闡明復合材料的組分、結構、結晶等對其性能的影響規律；運用DNA納米技術和與生物分子相互作用等手段，通過分子自組裝實現納米界面形態的精確構筑和材料性能的可控調節；設計并制備一系列具有多元協同效應的多功能納米標記探針，發展針對核酸、蛋白質標志物、生物小分子等疾病標志物的多種高靈敏、高特異性、快速、低成本的檢測平臺。相關成果在Chemical Engineering Journal、Biosensors & Bioelectronics、Sensors and Actuators B: Chemical、ACS Applied Materials & Interfaces 等權威期刊發表SCI論文20余篇，SCI他引近800次，單篇最高SCI他引150次，3篇入選ESI高被引論文，1篇連續兩年選為雜志“優秀論文”。授權國家發明專利6項。
創新點及科學價值：
該項目針對影響納米生物傳感性能的兩個關鍵方面，以“功能納米探針”和“界面調控”為核心，取得了一系列原創性成果。創新點及科學價值包括：1）針對納米酶催化效率與天然酶存在一定差距等問題，設計了綠色高效納米材料合成新路線，實現了不同組分、結構的功能復合納米材料的系統開發，通過對納米尺度材料催化性質的探討揭示了類酶活性的催化機制以及結構活性關系，進而用于無標記、快速、高敏感、高特異性、可視化生物傳感器的構建，在未來的定點照護診斷和現場試驗中具有重要的應用前景；2）如何精確調控自組裝界面上生物識別探針與界面的相互作用來提高生物傳感的性能是納米生物傳感器的關鍵問題，該項目運用DNA納米技術和與生物分子相互作用等手段，通過分子自組裝、物理吸附等技術實現了納米界面形態的精確構筑和材料性能的可控調節，并基于納米界面的活性調控用于DNA、水解酶、生物小分子等的檢測應用；3）針對天然酶納米探針往往存在成本高、制備存儲困難、易受外界環境變性等不足，該項目基于無機類過氧化物納米酶以及電子舌等傳感測略，構建了用于多重蛋白質標志物超靈敏檢測的比色型和電化學生物傳感器，為癌癥早期檢測等提供了重要的技術支撐。
