2024年分析測試科學獎二等獎：生物分子組裝、界面調控及囊泡靶標測量研究
完成單位：廣西醫科大學、湖北中醫藥大學
完成人：楊帆、張國軍、金丹、姚群峰、喻軼、張玉林、李玉桃、李新春
成果簡介：本成果屬于“生命分析化學”基礎研究。發展針對特定分子標志物的高靈敏、高特異性測量方法，不僅是生命分析化學和臨床檢驗醫學的內在需求，也是醫藥健康與生命安全領域面臨的重要挑戰，對腫瘤和傳染性疾病的精準診斷和治療監測具有重要意義。然而，實現高靈敏、高特異性生物分子檢測的關鍵在于（1）如何構建高性能的生物傳感界面，增強分子探針與靶標識別效率，并降低非特異性吸附；（2）如何放大生物分子特異性識別信號，提高復雜基質樣本中低豐度分子靶標定量檢測的靈敏度和特異性。基于此，本項目致力于發展高性能生物傳感新策略，并取得了多項創新性成果。
創新點及科學價值：
1、提出了“零”背景生物傳感界面的理念，突破了生物傳感界面的電荷排斥障礙，實現了高靈敏、高特異性生物檢測。（1）通過在生物傳感界面引入電中性的捕獲探針，形成“零”背景的識別界面，將一步自組裝的框架核酸作為超高電荷聚集體，協同電中性肽核酸（PNA）“零”背景傳感界面，在三維空間調控電極表面電量分布，實現了腫瘤外泌體miRNA的高靈敏、高特異性定量檢測；（2）在國際上率先構建CD63抗體功能化的RGO-FET“零”背景傳感界面，直接對電負性外泌體和新冠病毒靶標（SARS-CoV-2 RNA）進行檢測。
2、構建了多元、協同生物傳感界面，顯著提高了生物測量過程中界面生物分子識別效率，揭示了納米界面生物分子作用機制。（1）在國際上率先構建了一種針對外泌體高靈敏度檢測的金納米顆粒增強型表面聲波多元協同傳感界面，產生顯著的質量變化，從而提高檢測靈敏度。（2）揭示了高曲率多級納米結構增強電極界面核酸堿基堆積效應，利用捕獲探針協同堿基堆積探針實現接近完全互補捕獲探針的雜交效率，建立了通用型的miRNA檢測新方法。
3、發展了系列針對囊泡膜內外標志物的高性能DNA納米探針及生物測量新方法，探索了腫瘤外泌體表型和基因型靶標動態變化規律。（1）通過構建與靶向外泌體表面特定蛋白的適體熒光探針相結合，形成納米探針復合物，實現了腫瘤外泌體表型高靈敏、高特異性檢測；（2）發展了病毒啟發的“自驅動”多色外泌體分析新技術和高靈敏的雙循環納米探針同時檢測技術，實現了外泌體靶標超靈敏檢測，揭示了特定外泌體表型和基因型標志物在腫瘤中的正相關關系。
社會經濟效益：該成果產生了24篇論文，包括10篇Anal. Chem.，5篇ACS Nano/Adv. Funct. Mater.，并為Natl. Sci. Rev., Trends Anal. Chem.等著名雜志撰寫綜述。10篇代表性論文被SCI引用637次（他引566次），1篇入選ESI TOP1%高被引論文。研究成果多次被學術網絡媒體亮點報道，多次被國內外著名學者正面評價。部分研究成果授權中國發明專利3項。項目組兩名成員入選斯坦福全球前2%頂尖科學家和多項省級人才稱號。
應用前景：該成果完成了若干與腫瘤、傳染性重大疾病相關的囊泡靶標分子的高靈敏、高特異性分析檢測，實現臨床腫瘤病人的鑒別診斷，在未來精準醫學和分子診斷領域顯示出較大的應用前景。
