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香港理工大学杨莫教授&王兆康研究助理教授团队:基于AIEgen和氧化石墨烯的纳米材料的荧光生物传感器用于SARS-CoV-2检测

文章信息


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Keywords:

aggregation-induced emission (AIE) luminogen

graphene oxide

SARS-CoV-2 detection


文章简介

由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)感染引发的新型冠状肺炎病毒病(COVID-19)自2019年12月爆发以来肆虐至今,对全人类的生命健康造成严重威胁,极需要建立及时高效的病毒诊断方法。核酸诊断技术,例如荧光定量PCR,因其具有高灵敏度和特异性,是目前SARS-CoV-2病毒检测的黄金标准技术。然而PCR核酸检测检测用时较长(平均4-6小时)及需要大量专业人员,使得此类测试不适合现场即时筛查。另外由于其方法需要成本高昂分析仪器进行检测,许多条件较差的社区或医疗保健系统无法实现这一目标。基于荧光共振能量转移(FRET)原理设计的生物传感器依赖于从供体到受体的非辐射能量转移实现对靶标物的检测,具有灵敏度高、操作简单、良好特异性等优点,被广泛应用于病毒检测领域

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图1. AIEgen@GO快速检测SARS-CoV-2病毒Orf1ab或N基因序列示意图


在本论文中,作者利用TPE-DNA(AIEgen)作为荧光供体和氧化石墨烯纳米片(GO)作为受体构建了一种针对SARS-CoV-2病毒的Orf1ab或N基因序列具有高度特异性的二维纳米复合物生物传感器AIEgen@GO(图1)。当样本中存在Orf1ab或N基因序列时,吸附在GO表面的TPE-DNA与目标序列杂交形成TPE-DNA/RNA双链分子,使得AIEgen从GO表面分离,引发第一阶段荧光信号恢复(“OFF”à“WEAK”)。此外核酸双链体的形成进一步加强TPE分子电子的微弱的内旋转限制(RIR), 导致第二阶段荧光信号增强(“WEAK”à“STRONG”)。现存的FRET荧光生物传感器通常仅具备单次荧光信号恢复过程,而这一目标序列Orf1ab或N基因触发了AIEgen@GO的双重荧光增强的机制则具备加强的双重荧光信号增强,在荧光信号灵敏度上有所提高。结果显示,无需核酸扩增AIEgen@GO即可在一小时内快速检测Orf1ab或N基因序列(cDNA, RNA 和质粒),并且具有良好的灵敏度、特异性和稳定性,检测限可达皮摩尔水平(图2)。

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图2. AIEgen@GO检测Orf1ab或N基因序列结果


以上论文以"An AIEgen/graphene oxide nanocomposite (AIEgen@GO)-based two-stage “turn-on” nucleic acid biosensor for rapid detection of SARS-CoV-2 viral sequence"为题发表于Aggregate 期刊。论文第一作者为香港理工大学博士生张琴通讯作者为香港理工大学杨莫教授和王兆康研究助理教授。


通讯作者

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杨莫,香港理工大学生物医学工程系教授、副系主任,细胞与分子工程中心主任, 香港大学教育资助委员会研究资助局(RGC) 联合研究项目评审委员会成员。现承担多项香港研究资助局重点研究基金(CRF),优配基金项目(GRF), 创新科技基金(ITF)以及国家科学自然基金(NSFC)项目,长期从事基于二维纳米材料的生物传感、生物影像、纳米载体药物传输及治疗以及结合纳米检测技术的微流控生物芯片的应用,在Advanced Science, Advanced Materials, ACS Nano, Small, Biosensors & Bioelectronics, ACS Applied Materials & Interfaces 等杂志发表100余篇文章。

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王兆康,香港理工大学生物医学工程系research assistant professor。目前科研领域主要集中在:生物材料对干细胞/免疫细胞/肿瘤细胞的调控作用、智能响应水凝胶、纳米生物材料、纳米生物传感器等方向,已将研究成果以第一、通讯或共同作者发表在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Journal of American Chemistry Society, Nature Communications, ACS Nano, Nano Letters, Biomaterials, Theranostics, ACS Applied Materials & Interfaces等30多篇高质量学术期刊。


点击链接阅读全文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/agt2.195?utm_medium=display&utm_source=xmol&utm_campaign=R32R45C&utm_content=DA30_Xmol_Journal_article_campaign_RM-CHINA_AGT_R32R45C_display_agt2195


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《聚集体(英文)》(Aggregate)创刊于2020年,是由华南理工大学、广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院、Wiley 出版社三方合作创办的开放获取式英文学术期刊(双月刊)。本刊致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学,包括但不限于材料、化学、物理、生物以及应用工程等领域。聚集体科学研究范围广泛,单分子层次之上均可视为聚集体。特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展,为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台,去分享聚集体研究的新发现和新突破,讨论聚集体研究的挑战和机遇。期刊于2023年获得首个影响因子18.8,JCI指数1.47,先后收录于DOAJ、ESCI、CAS等数据库。


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