本報訊 日前，我校生物物理省級重點實驗室許士才博士、王吉華教授和周耀旗教授帶領(lǐng)研究團隊在單晶石墨烯超痕量生物傳感器研制及其DNA雜交動力學及親和力實時檢測研究中取得重要突破。他們的研究論文“Real-timereliabledetermi鄄nationofbindingkineticsofDNA hy鄄bridizationusingamulti-channelgraphenebiosensor”（多通道石墨烯生物傳感器用于DNA雜交動力學和親和力實時可靠檢測）發(fā)表在3月21日出版的《自然通訊》雜志（NatureCommunications,DOI:10.1038/ncomms14902）。
　　該論文第一作者是許士才博士，通訊作者是王吉華教授和周耀旗教授。該工作依托德州學院生物物理省級重點實驗室完成，部分工作與格里菲斯大學（GriffithU鄄niversity）和山東師范大學等單位的研究人員進行了合作。該項工作得到了國家自然科 學 基 金 項 目 （11604040、61671107、11674199和11547225）、山東省自然科學基金項目（ZR2014FQ032）和泰山學者項目等的支持。這是我校在《自然通訊》上發(fā)表的第一篇以德州學院為第一通訊單位署名的論文。
　　該論文報道了一種用于檢測分子間相互作用動力學及親和力的全新方法。分子間相互作用的動力學及親和力分析檢測一直是生命科學領(lǐng)域的重要內(nèi)容，它不僅涉及了基因表達、DNA復(fù)制、信號傳導、細胞之間相互作用等生物學中的關(guān)鍵過程分析，而且也是免疫分析、生物傳感器及DNA雜交分析等重要分析技術(shù)的基礎(chǔ)，在科學研究、疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測、生物技術(shù)、藥品研制和食品安全檢驗等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。長期以來，表面等離子體共振 （SPR）是檢測分子間相互作用動力學及親和力最常用的方法，該方法具有無需對樣品標記、樣品用量少等優(yōu)點，但也同時存在分析成本高、分析通量低、對小分子測量不夠準確等缺點。因此，亟需發(fā)展一種動力學及親和力分析的新方法。石墨烯生物傳感技術(shù)以石墨烯為敏感材料，可實現(xiàn)小分子靈敏檢測，且具有與大規(guī)模集成電路兼容、易于小型化、成本低及易于實現(xiàn)高通量檢測等突出優(yōu)點，極有希望發(fā)展成為未來新一代納米生物傳感分析檢測技術(shù)。然而，由于常規(guī)石墨烯自身晶體結(jié)構(gòu)缺陷及分子探針偶聯(lián)對石墨烯本征結(jié)構(gòu)破壞等因素的影響，導致石墨烯生物傳感技術(shù)難以用于動力學及親和力方面的檢測。
　　近年來，許士才博士、王吉華教授和周耀旗教授帶領(lǐng)研究團隊圍繞著單晶石墨烯超痕量生物傳感技術(shù)開展了深入研究，在石墨烯生物傳感器用于動力學及親和力方面取得了重大進展，創(chuàng)造性地采用厘米級單晶石墨烯作為導電溝道研制出單晶石墨烯超痕量生物傳感器，并巧妙地運用非共價偶聯(lián)探針的方式避免了探針分子對石墨烯本征結(jié)構(gòu)的破壞，從而推動可靠石墨烯生物傳感技術(shù)邁出了關(guān)鍵一步。在此基礎(chǔ)上，首次采用多通道單晶石墨烯超痕量生物傳感器將分子相互作用直接以電信號變化呈現(xiàn)出來，成功實現(xiàn)了對 DNA雜交動力學過程的實時檢測，檢測低限為10pM，比常規(guī)SPR低 3個數(shù)量級；深入分析了石墨烯傳感器機理，并建立動力學模型獲得了多組 DNA相互作用動力學及親和力參數(shù)，證明了這些參數(shù)的差異可實現(xiàn)對基因組單個核苷酸變異進行快速區(qū)分。該研究提供了一種以單晶石墨烯超痕量生物傳感器為工具的全新動力學及親和力分析檢測手段，解決了 SPR方法難以對小分子檢測的問題，將更低濃度相互作用體系納入了動力學分析范圍，并且具有高通量的特點，從而極大拓展了動力學及親和力的研究對象，對于發(fā)現(xiàn)生物學中相互作用的新規(guī)律，推動動力學分析檢測方法在更廣闊領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。
　　《NatureCommunications》是《Nature》子刊，2010年 4月創(chuàng)刊，由英國 NaturePublishingGroup在線出版，2015年影響因子為11.329。該期刊主要出版自然科學領(lǐng)域具有重要突破的高質(zhì)量研究成果，其學術(shù)內(nèi)容除了生物學、化學和物理學外，還致力于發(fā)表《Nature》系列期刊無涵蓋的一些學科的研究成果，如發(fā)育生物學、植物科學、微生物學、生態(tài)學、古生物學、天文學等，尤其歡迎跨學科研究領(lǐng)域的成果，如生物物理學、生物工程、化學物理、環(huán)境科學等。
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