纳米生物技术与生物电化学实验室-庞代文课题组

最新进展

活细胞合成荧光量子点

“Living yeast cells as a controllable biosynthesizer for fluorescent quantum dots” Adv. Func. Mater. (2009), 19(15), 2359.

提出了一种“在时间和空间上巧妙耦合细胞内无关联生物化学反应途径合成纳米材料”的崭新策略，实现了用活细胞作为反应器可控合成CdSe发光纳米晶体标记物。通常油相化学合成CdSe的反应温度约300°C，而细胞合成时的温度仅30°C，且不用任何易燃、易爆、有毒溶剂，将繁琐危险的化学操作演变为仅仅“喂养”细胞，即可获得闪闪发光的CdSe纳米晶体，并能方便可控地获得绿色、黄色、红色等不同发光颜色。成果发表后，《科学时报》以“寻找纳米晶体合成的时空耦合点─学科交叉取得纳米生物合成新进展”为题进行了大幅的报道。

多功能纳米晶粒合成

“Core/Shell Structured Noble Metal (Alloy)/Cadmium Selenide Nanocrystals” Chemistry of Materials, (2009), 21(14), 3039. “Color-tunable fluorescent–magnetic core/shell multifunctional nanocrystals” Chem. Commun. (2009) 27, 4025.

设计合成了以磁性FePt、CoPt或NiPt等合金为核，以CdSe为壳的多色荧光-磁性核/壳型多功能纳米晶粒，该类系列材料同时具有多色荧光示踪（成像）、磁富集分离、磁操纵或磁共振成像（或示踪）等多种强有力的功能。该成果被Chem. Commun.选为“Hot article”，以“Multitasking nanocrystals”为题着重强调其具有的多色荧光示踪（成像）、磁富集分离、磁操纵或磁共振成像（或示踪）等多种强有力的功能将在生物体荧光和磁共振双重成像，进行活体动态示踪，对生物成分进行快速富集分离和磁操纵等方面具有广阔的应用前景。

低毒性荧光碳点的电化学制备

“Facile preparation of low cytotoxicity fluorescent carbon nanocrystals by electrooxidation of graphite” Chem. Commun. (2008),41,5116.

以廉价易得的光谱纯石墨为原料，用电化学氧化方法制备出低细胞毒性的荧光碳纳米晶体（碳点）生物标记材料。本方法简易、快速，原料廉价易得。所制备的荧光碳点为石墨结构纳米晶体，具有单分散、粒径小、稳定（光稳定、高盐稳定）、低毒、耐光漂白等优点，已进行了初步的细胞标记实验。

量子点敏化纳米二氧化钛复合膜

“Visible light-induced plasmid DNA damage catalyzed by a CdSe/ZnS-photosensitized nano-TiO₂ film”, Environmental Science & Technology, 42(14)(2008)5049.

采用量子点敏化纳米二氧化钛复合膜，突破了二氧化钛只有在近紫外光激发下才具有光催化活性的限制，实现了二氧化钛可见光激发的光催化活性。该复合膜制备方法简单、可操作性强、重复性好，具有优异的可见光催化能力，对大肠杆菌、DNA等具有较强的分解能力。通过原子力显微术从单分子水平上研究了二氧化钛分解质粒DNA的过程机制，发现量子点敏化的二氧化钛对DNA的分解过程主要涉及羟基自由基，具有零级反应动力学特征。该类复合材料可望用于肿瘤的光动力学治疗以及光催化消毒杀菌领域。

肝癌肺转移活体成像

“The biocompatibility of quantum dot probes used for the targeted imaging of hepatocellular carcinoma metastasis” Biomaterials (2008), 29, 4170.

多功能纳米探针检测细胞表面糖残基

“Lectin-modified trifunctional nanobiosensors for mapping cell surface glycoconjugates” Biosensors and Bioelectronics (2009), 24,1311.

凝集素能识别糖蛋白和糖肽中，特别是细胞膜中复杂的碳水化合物结构。同种细胞表面可能含有多种糖残基，可以和多种凝集素分子结合，因此用凝集素可以实现对细胞表面糖残基的检测（Mapping）。我们用凝集素修饰的荧光-磁性-生物靶向三功能纳米探针实现了A549细胞表面糖残基的半定量检测。

癌细胞靶向多功能纳米球的构建

"Wheat Germ Agglutinin-Modified Trifunctional Nanospheres for Cell Recognition", Bioconjugate Chem. (2007), 18, 1749.

利用麦胚凝集素(WGA)和双花扁豆凝集素(DBA)对人前列腺癌细胞(DU-145)和胃癌细胞(A549)的识别作用，分别构建了WGA和DBA表面生物功能化的癌细胞靶向多功能纳米球(分别称为WGA-TFNS和DBA-TFNS)。研究表明荧光-磁性-癌细胞靶向多功能纳米球对癌细胞具有很好的分选效果，且没有明显的生物毒性，可望用于肿瘤早期诊断及肿瘤转移的早期发现。

集成化细胞分选微流控芯片

“A micropillar-integrated smart microfluidic device for specific capture and sorting of cells”, Electrophoresis (2007), 28, 4713.

发展了一类微磁场和微阀集成的可用于细胞捕获和分选的功能化微流控装置。芯片微通道中集成的镍柱微阵列用来产生诱导磁场以实现对磁性球的捕获。集成的气动微阀用来操控流体，实现了自动化的样品切换。利用特定蛋白对癌细胞表面分子的识别作用实现了A549肺癌细胞的捕获和分选。

凋亡细胞的可视化识别和高效分选

“Visual Recognition and Efficient Isolation of Apoptotic Cells with Fluorescent-Magnetic-Biotargeting Multifunctional Nanospheres”, Clinical Chemistry (2007), 53, 2177.

以生物素化的膜粘蛋白为桥梁，利用荧光-磁性-亲和素化多功能纳米球实现了凋亡细胞可视化识别及细胞凋亡不同阶段的区分，高效地将凋亡细胞从正常细胞中分选出来，细胞分选效率可达80%。