獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
2022年CAIA獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)：多孔框架限域的酶級(jí)聯(lián)傳感技術(shù)
完成單位：中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院，廣州醫(yī)科大學(xué)
完成人：歐陽(yáng)鋼鋒，陳國(guó)勝，黃思銘
成果簡(jiǎn)介：天然酶是生物傳感中重要的分子識(shí)別元件，具有作用條件溫和，識(shí)別效率高和專一性強(qiáng)等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，天然酶極易受外界環(huán)境刺激而聚集、降解或變性，嚴(yán)重制約了其在生物傳感領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。針對(duì)這一技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)提出系列新型的多孔有機(jī)框架限域的酶級(jí)聯(lián)傳感技術(shù)。在該策略中，脆弱的酶分子被巧妙地原位封裝于多孔有機(jī)框架“盔甲”；多孔“盔甲”不僅大幅度提升包埋的酶的傳感穩(wěn)定性，而且可定制的孔道尺寸能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性篩選、富集分析物，有效提升酶（級(jí)聯(lián)）傳感的準(zhǔn)確度和靈敏度。此外，多孔有機(jī)框架可提供載體作用，不僅提高了酶分子的循環(huán)利用性，也提高其機(jī)械加工性，方便設(shè)計(jì)成便攜式的傳感裝置，實(shí)現(xiàn)多種重要生物標(biāo)志物的原位即時(shí)診斷。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chem、Nat. Commun、Angew. Chem. Int. Ed. (5)、Chem. Soc. Rev.和Anal. Chem.等國(guó)際著名期刊。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：準(zhǔn)確定量定性生物標(biāo)志物對(duì)于生命基礎(chǔ)研究以及疾病的預(yù)防、早期診斷和預(yù)后判定等均具有重要的科學(xué)意義，也是中國(guó)啟動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療戰(zhàn)略的重要研究?jī)?nèi)容。本研究針對(duì)酶?jìng)鞲屑夹g(shù)在標(biāo)志物檢測(cè)方面存在的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)系列基于金屬有機(jī)框架（MOFs）的酶原位封裝技術(shù)，憑借MOFs限域效應(yīng)解決酶?jìng)鞲蟹€(wěn)定性差的卡脖子問(wèn)題；提出概念新的氫鍵酶框架組裝技術(shù)，構(gòu)筑空間高度連通的多酶級(jí)聯(lián)傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種生物標(biāo)志物的準(zhǔn)確、靈敏識(shí)別。本研究創(chuàng)制的多功能酶@多孔有機(jī)框架傳感平臺(tái)為生物標(biāo)志物的準(zhǔn)確診斷提供有力的技術(shù)支撐。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：第一完成人歐陽(yáng)鋼鋒教授當(dāng)選為英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才和廣東省“珠江學(xué)者”特聘教授，應(yīng)邀擔(dān)任了國(guó)際期刊Trends Anal. Chem.（IF = 14.908）雜志副主編；項(xiàng)目第二完成人陳國(guó)勝副教授分別獲得國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和青年項(xiàng)目各1項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利1項(xiàng)，并入選“博新計(jì)劃”資助。項(xiàng)目第三完成人黃思銘教授獲得國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目和省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目各1項(xiàng)。
應(yīng)用前景：本研究提出的多孔框架限域的酶級(jí)聯(lián)傳感技術(shù)有效解決了酶?jìng)鞲醒b置存在的穩(wěn)定性差的技術(shù)挑戰(zhàn)，并憑借精準(zhǔn)的孔道拓?fù)湓O(shè)計(jì)突破和提升了多酶級(jí)聯(lián)傳感的整體效率。該技術(shù)兼顧傳感穩(wěn)定性和靈敏度，不僅可為生物標(biāo)志物的快速診斷提供準(zhǔn)確、靈敏的分析平臺(tái)，在生物催化、藥物合成、環(huán)境修復(fù)和納米醫(yī)學(xué)等涉及酶學(xué)的研究方面也具有重要的應(yīng)用前景。
