纳米生物传感中心：以科研创新带动学生综合能力提升
2021年，检验学院纳米生物传感中心坚持科研创新与中医药融合，聚焦提升学生综合能力，进一步加强对内对外交流合作，着力提升纳米生物传感中心在国内外的影响力。
一、创新性工作
1. 积极开展新冠病毒快速检测新方法研究。设计出一种PMO功能化的石墨烯场效应晶体管纳米生物传感器，可实现对新冠病毒核酸的免扩增直接检测，大大缩短了检测时间。这一技术有望成为新冠肺炎的一种新型快速筛查工具，为新冠病毒的快速检测提供了新契机。研究成果发表于爱思唯尔（Elsevier）旗下的国际生物传感领域顶级学术期刊 《Biosensors & Bioelectronics》（工程技术领域一区，影响因子10.257） (Biosens. Bioelectron. 2021, 183: 113206)。
石墨烯场效应晶体管生物传感器快速检测新冠病毒示意图
2. 针对肿瘤早期诊断需求开展液体活检新方法研究。外泌体是由细胞分泌的含有蛋白质与核酸等生物大分子的纳米尺度（30-150 nm）脂质囊泡，是肿瘤液体活检的靶标之一。microRNA是一种长度约为22核苷酸的非编码单链RNA，肿瘤细胞中高表达的microRNA会被包载在外泌体中，参与肿瘤增殖与转移，是新型肿瘤诊断标志物。现有的外泌体microRNA检测方法面临外泌体microRNA含量低、样本消耗量高、需要RNA提取等挑战。因此，发展微量样品中外泌体microRNA的高灵敏检测新方法对癌症早期诊断具有重大意义。团队开发了基于碳纳米管场效应晶体管生物传感器高灵敏检测外泌体microRNA的新方法，研究成果发表于美国化学会（ACS）旗下顶级杂志《Analytical Chemistry》（一区，影响因子：6.986）（Anal. Chem. 2021, 93, 15501−15507）。构建了基于四面体DNA结构的电化学生物传感器，用于外泌体microRNA高灵敏检测，研究成果发表于《Analytical Chemistry》（Anal. Chem. 2021, 93, 5917−5923）。同时，还研发了基于PNA功能化纳米通道生物传感器高灵敏检测外泌体microRNA，研究成果发表于《Analytical Chemistry》（Anal. Chem. 2021, 93, 10966−10973）。
基于四面体DNA结构的电化学生物传感器检测外泌体microRNA示意图
3.开发新型可穿戴设备直接从汗液中测血糖，告别指尖釆血。目前，糖尿病患者自主监测血糖的方式多数是通过指尖采血，既疼又不方便。为此，团队开发了一种新型柔性可穿戴生物传感器，可将其直接贴在皮肤上完成汗液中的葡萄糖和乳酸的监测。研究成果发表于国际知名杂志《Journal of Electroanalytical Chemsitry》(J. Electroanal. Chem. 2021, 882, 115029)。
柔性电极用于皮肤汗液乳酸和葡萄糖实时监测示意图
4.发展基于针灸针的新型传感技术，用于活体信号分子实时监测研究。去甲肾上腺素是中枢神经系统中的一种重要的神经递质，许多疾病都与去甲肾上腺素的分泌有关，如原发性高血压、抑郁症、精神分裂症、神经退化性疾病等。因此，检测活体内去甲肾上腺素的分泌变化具有重要的生理学与病理学意义。团队将针灸针与纳米技术结合，制备了一种纳米材料修饰的针灸传感针，实现了鼠脑去甲肾上腺素的实时监测， 研究成果发表于《Chinese J. Anal. Chem》(Chinese J. Anal. Chem.2021.49, 35–40)。
纳米材料修饰的针灸传感针实时检测鼠脑去甲肾上腺素的示意图
5. 开发新型纳米通道传感技术，用于中药材重金属离子的检测。重金属是中药的重要污染物之一，重金属含量超标不仅降低药材质量，威胁人们的身体健康，严重制约中药走向国际化。因此，灵敏的重金属检测方法在中药质量控制方面显得尤为重要。团队开发了一种基于纳米通道的生物传感器，可检测中药材中的铅离子含量。该方法灵敏度高、选择性好，有望为中药材重金属离子的检测提供新技术。研究成果发表于国际知名杂志《RSC Advance》（RSC Adv., 2021, 11, 3751–3758）。
多肽修饰的纳米通道生物传感器用于中药中铅离子检测示意图
二、突破性成绩
1.纳米生物传感中心主任张国军教授主持的“纳米场效应晶体管生物传感器在疾病诊断中的应用”项目获2021年度湖北省自然科学奖二等奖。
2. 团队成员获国家自然科学基金面上项目1项、湖北省自然科学基金青年项目1项、湖北省教育厅科研计划重点项目1项。发表高水平科研论文10篇，其中影响因子大于10的SCI论文1篇，大于5.0的SCI论文3篇。出版学术专籍1部。
3.张国军教授入选2021年度“全球顶尖前10万科学家排名”榜单，在全国检验医学领域国际论文学术影响力排名第二。李玉桃副教授入选湖北省首届“青年拔尖人才培养计划”。全职引进“楚天学子”梁纯子博士。
4.实验室研究生多次参加国内外学术会议并作学术报告。2019级硕士研究生李加好在第三届国际微流体、纳米流体与芯片实验室大会线上会议、第31届世界生物传感器大会线上会议上作全英文报告，受到与会者好评。
5.李加好论文分别获全国第三届临床检验诊断学和医学检验技术研究生学术论文竞赛一等奖、湖北省化学化工学会第二十四届分析化学年会研究生学术论坛一等奖；李加好、2019级硕士研究生路淑敏论文获湖北省中医药学会检验医学专业委员会2021年学术会议暨国家级继教培训班优秀论文一等奖。2019级博士研究生李听弦论文获湖北省化学化工学会第二十四届分析化学年会研究生学术论坛三等奖。
