北理工團(tuán)隊(duì)在基于微納米技術(shù)建立未知及模糊目標(biāo)醫(yī)學(xué)和生物檢測(cè)技術(shù)方面取得進(jìn)展
發(fā)布日期：2022-06-08 供稿：生命學(xué)院 攝影：生命學(xué)院
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近日，生命學(xué)院的耿利娜副教授與其所在的羅愛芹教授團(tuán)隊(duì)和鄧玉林教授團(tuán)隊(duì)，分別聯(lián)合材料學(xué)院鐘海政教授團(tuán)隊(duì),，化工與環(huán)境學(xué)院李歡軍副教授等團(tuán)隊(duì),，在基于微納米技術(shù)構(gòu)建未知及模糊對(duì)象的醫(yī)學(xué)診斷和生物檢測(cè)技術(shù)方面取得一系列進(jìn)展,，自2022年以來(lái),，在一區(qū)TOP期刊《Biosensors & Bioelectronics》和《Sensors and Actuators B: Chemical》上連續(xù)發(fā)表或被接收文章共三篇，在二區(qū)刊物《Journal of Chromatography A》發(fā)表文章一篇,。耿利娜副教授收到《Biosensors & Bioelectronics》成為編輯或?qū)彶槲瘑T會(huì)成員的邀請(qǐng),，以及《Biosensors & Bioelectronics》和《Journal of Chromatography A》等期刊的約稿。
隨著臨床診斷和生命科學(xué)等領(lǐng)域的不斷發(fā)展,，檢測(cè)和分析對(duì)象不僅僅局限于已知目標(biāo),，對(duì)臨床及生物樣品的分析技術(shù)提出了更高的要求。醫(yī)學(xué)和生物檢測(cè)對(duì)象往往存在巨大的復(fù)雜性,，面對(duì)未知的以及尚未掌握其完整信息的生物對(duì)象,，在憑借現(xiàn)有知識(shí)條件深入剖析獲取目標(biāo)對(duì)象全部信息之前，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)未知及模糊目標(biāo)的快速識(shí)別與檢測(cè)具有重要意義,，但目前尚未見明確報(bào)道。
癌細(xì)胞來(lái)源的外泌體被認(rèn)為是非侵襲性癌癥診斷的潛在生物標(biāo)志物之一,，然而,，不同腫瘤來(lái)源外泌體的表面性質(zhì)尚不完全清楚,，類似外泌體這樣的復(fù)雜而性質(zhì)不明的靶點(diǎn)限制了目前廣泛應(yīng)用的免疫等檢測(cè)技術(shù)的使用。本課題組借鑒人工智能思路,，提出了利用分子印跡技術(shù)中的化學(xué)自組裝特性,，在聚合體系中使用待檢測(cè)的目標(biāo)未知對(duì)象進(jìn)行 “訓(xùn)練”，借助分子間作用力自組裝搭建三維高選擇高親和性生物識(shí)別孔穴,，將模板洗脫后,，印跡孔穴即可用于未知或模糊目標(biāo)的識(shí)別、分離或檢測(cè),。不同于人工智能使用數(shù)據(jù)自主訓(xùn)練提取信息完成模型構(gòu)建,，本課題組建立了一種采用實(shí)物進(jìn)行“自主訓(xùn)練”制備新型人工智能材料的方法。并在此基礎(chǔ)上,，分別利用適配體介導(dǎo)的聚集發(fā)光材料技術(shù)和適配體/石墨烯能量轉(zhuǎn)移共振技術(shù),，建立了兩種“Turn-on”型熒光傳感檢測(cè)新技術(shù)。外泌體檢測(cè)靈敏度優(yōu)于目前已文獻(xiàn)報(bào)道的方法,，該方法也初步實(shí)現(xiàn)了臨床腫瘤患者血樣和健康人血樣的區(qū)分,。同時(shí)，所建立的基于人工“定制”高選擇性識(shí)別材料的方法,，可通過(guò)簡(jiǎn)單地變換“訓(xùn)練”用模板,，進(jìn)而應(yīng)用于其他未知目標(biāo)的檢測(cè)，具有普遍適用性,。本課題組所建立的方法不僅擴(kuò)充了分子印跡技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,，更重要的是提出了一種新型高選擇性未知對(duì)象識(shí)別技術(shù)手段，方法簡(jiǎn)便高效,，填補(bǔ)了相關(guān)技術(shù)空白,，該方法同時(shí)在申請(qǐng)相關(guān)專利。（https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.131182）（https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114112）,。
近些年來(lái),，針對(duì)新發(fā)和突發(fā)傳染病爆發(fā)，未知,、部分未知以及不斷突變病原體的快速檢測(cè)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效控制傳染病疫情的關(guān)鍵之一,，課題組利用微流控芯片的高效和集成化優(yōu)勢(shì)，并借助計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)模擬仿真,，實(shí)現(xiàn)了微生物細(xì)胞全蛋白微流控芯片多維高通量高分辨電泳分離,。進(jìn)一步分別利用了基于尺度不變特征變換算法的圖像特征提取，全局信息熵和支持向量機(jī)等圖像分析技術(shù)解析精細(xì)電泳分離指紋圖譜,，實(shí)現(xiàn)了混合樣品中未知微生物的鑒別和半定量分析,。（https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462797）
柔性可穿戴智能化健康監(jiān)測(cè)裝置離不開生物傳感器技術(shù)的發(fā)展。光電化學(xué)（PEC）傳感器具有成本低,、儀器簡(jiǎn)單,、易于小型化和高靈敏度的優(yōu)勢(shì),。有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化和無(wú)機(jī)鈣鈦礦新型納米材料因其具有載流子遷移率高、直接帶隙結(jié)構(gòu),、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)異的光電性能,，在多個(gè)領(lǐng)域備受關(guān)注。本課題組采用二氧化鈦反蛋白石／鈣鈦礦量子點(diǎn)異質(zhì)結(jié),，同時(shí)包裹高選擇性分子印跡聚合物層的策略,，不僅建立了能夠應(yīng)用于水溶液樣品檢測(cè)的鈣鈦礦生物傳感器，而且實(shí)現(xiàn)了血樣中膽固醇的高選擇性檢測(cè)（https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114112） （https://authors.elsevier.com/tracking/article/details.do?aid=132121&jid=SNB&surname=Lina）,。在此工作基礎(chǔ)上,，本團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步開展汗液中未知目標(biāo)的檢測(cè)，以建立新型可穿戴智能健康監(jiān)控裝置,。
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