結構色微馬達選擇性檢測DNA 東南大學趙遠錦團隊NSR文章

2020-12-22 騰訊網

上圖裡不是藍莓、青梅、蔓越莓,而是能在溶液中快速運動並特異性檢測DNA分子的「結構色微馬達」,右下角比例尺為160微米。這些微馬達由東南大學趙遠錦教授團隊設計合成,具體如何合成,它們又如何運動、如何識別DNA,且聽分解:

Step1合成「口型紅細胞」形貌的二氧化矽膠體晶體簇

在含有二氧化矽膠體納米粒子液滴的溶劑中,研究者通過快速溶劑萃取法,誘導膠體粒子進行自組裝。這一過程中,萃取界面的移動速度比膠體粒子在液滴中的擴散速度快得多,於是液滴的頂部向內摺疊,形成具有口型紅細胞(stomatocyte,一種異常形態的紅細胞)形態的膠體晶體簇。

二氧化矽膠體晶體簇的整體形態(左,比例尺50微米)和表面微觀結構(右,比例尺600納米)

而在更微觀層面上,膠體納米粒子排列為六方密堆結構。這種晶體結構具有光子禁帶,展現出顯著的結構色。使用不同尺寸的二氧化矽膠體粒子,則可以合成出擁有不同顏色的晶體簇。

不同顏色的二氧化矽膠體晶體簇,比例尺250微米

Step2 合成「心裡有鉑」的水凝膠微馬達

將上述二氧化矽膠體晶體簇置於含有鉑微米粒子的水凝膠前驅體液體中,水凝膠前驅體進入晶體簇內部,而體積較大鉑粒子則停留在晶體簇的空腔中。洗脫原有二氧化矽膠體粒子,並誘導水凝膠前驅體形成水凝膠後,就得到了完美複製原有晶體簇結構、且空腔中含有鉑粒子的水凝膠微馬達。由於水凝膠微馬達複製了晶體簇的微觀結構,所以同樣顯示出結構色特徵。

水凝膠微馬達合成過程(上)及其結構色(下,比例尺160微米)

微馬達如何動起來?

鉑粒子可以催化H2O2分解,所以在置於H2O2溶液中時,鉑催化H2O2分解產生氣泡,氣泡便推動微馬達進行無規運動。如果在微馬達中加入磁性物質,還可以用外加磁場控制微馬達的運動方向。

微馬達在有(b)無(a)外加磁場條件下的運動,可見氣泡

1 吐著泡泡前進的結構色微馬達

2 無磁場條件下的微馬達運動

3 磁場引導下微馬達定向運動

如何檢測DNA?

在微馬達上連接DNA探針,就可以特異性識別相應的DNA分子。由於微馬達擁有三種不同顏色,就可以在不同顏色微馬達上連接對應不同DNA分子的探針,從而在同一體系中檢測多種DNA分子,實現多元分析。

而且,由於微馬達可以自發運動,它能夠與DNA分子相遇的機會更大。在本研究中,微馬達能夠將檢測下限降低至10-13mol/L,比無自主運動功能的微球低了3個數量級。

用三色微馬達檢測三種DNA分子,上圖為光鏡,下圖為顯示DNA分子的螢光顯微鏡圖像,比例尺350微米。

以上研究結果表明,基於該新型結構色微馬達可以開發出簡單、靈敏、高效的檢測方法,在生物檢測領域具有無限的應用潛能。

相關焦點

  • 東南大學趙遠錦教授團隊開發出用於可視化柔性電子結構色薄膜
    最近,東南大學趙遠錦教授在《Advanced Functional Materials》上發表了題為「BioInspired Stretchable, Adhesive, and Conductive Structural Color Film for Visually Flexible Electronics」的文章,他們從貽貝的粘附特性和變色龍的變色機理出發
  • 趙遠錦/商珞然《先進材料》仿生腎臟清潔的多孔凝膠及微流控晶片
    11月,東南大學趙遠錦/復旦大學商珞然教授團隊提出了一種可以同時去除許多不同大小的生物分子技術,並論述了與人字形微流控晶片集成在一起的分級分子印跡反蛋白石顆粒,以進行有效的生物分子清潔。該顆粒具有組合的多孔結構,具有表面和內部印記,可特異性識別小分子和生物大分子。
  • 平均年齡23歲,東南大學學生創業團隊發明「橋梁醫生」
    新華網南京12月24日電(記者陳席元)在東南大學,一個平均年齡只有23歲的學生創業團隊,研發了一套名為「橋梁醫生」的檢測系統,今年斬獲2項全國性大學生創業比賽金獎。  據團隊負責人、東南大學土木工程專業研究生何至立介紹,「橋梁醫生」系統包括微波幹涉雷達和多模式機器人兩部分,「我們調研了30家檢測單位的128個檢測項目,現行檢測方法以人工為主,存在盲區多、成本高等缺點,且有一定安全風險
  • 東南大學熊仁根團隊首次提出「鐵電化學」
    近期,在「東南大學十大科學與技術問題」啟動培育基金的資助下,東南大學化學化工學院國際分子鐵電科學與應用研究院暨江蘇省「分子鐵電科學與應用」重點實驗室在分子鐵電領域取得重大進展。該科研團隊嘗試從化學的角度來理解鐵電性,經過不懈努力,將鐵電體的發現從盲目的尋找轉變為靶向的化學設計,並首次提出「鐵電化學」的概念。
  • 無創dna檢測可以篩查什麼?
    隨著優生優育意識的提高,懷孕期間胎兒的健康篩查是準父母最為上心的事情,我們比較熟知的排查出生缺陷的重要手段有:NT檢查、 B超大排畸、唐篩、無創dna檢測、羊膜穿刺。 其中在產前遺傳病的篩查裡,唐篩的精準性低於無創產前基因檢測,而羊水穿刺則存在流產風險。
  • 【JACS】東南大學熊仁根教授團隊在分子鐵電科學領域獲新進展
    近日,東南大學化學化工學院熊仁根教授團隊首次提出並利用全氟取代策略成功設計合成了二維雜化鈣鈦礦鐵電體(全氟苄胺)2PbBr4。東南大學為唯一通訊單位和完成單位,化學化工學院博士生張含悅為論文第一作者。這是在「東南大學十大科學與技術問題」啟動培育基金的持續資助下,以及東南大學化學化工學院江蘇省「分子鐵電科學與應用」重點實驗室研究團隊所建立的「鐵電化學」學科基礎上,熊仁根教授團隊取得的又一重大階段性進展。
  • 孕婦靜脈血親子鑑定結果多久通知,無創dna產前檢測
    核心提示:孕婦靜脈血親子鑑定結果多久通知,無創dna產前檢測,現在大家想做胎兒親子鑑定,只會選擇無創dna親子鑑定。上面還忘記了一個大的優點,那就是無創胎兒親子鑑定安全無創,不用手術,不用空腹,完全不會對孕婦和胎兒造成傷害。
  • 如何讓孩子理解什麼是核酸檢測?從探索DNA結構背後的故事開始
    在如今這個肉搏的世界裡,孩子們的成長從來不只是課堂課本上的那段時間那點知識,當帶著孩子們去核酸檢測時,你是否想過如何引導孩子正確理解這種檢測的重大意義呢?核酸檢測最根本最核心的是檢測什麼呢?我們都知道病毒的遺傳物質可以是DNA或者RNA,而且每種病毒的遺傳物質各有不同。
  • 常州港華燃氣調度服務中心,降低能耗 / 東南大學建築設計研究院
    西側布置衛生間等低性能空間遮擋冬季西北風和夏季西曬;南北側布置辦公空間等普通性能空間,朝向良好;中庭作為過渡空間,朝向東南,導入陽光和夏季主導風;設置三個可調節邊界的花園中庭與邊庭,東南側兩個水池,利用水分蒸發起到提高空氣溼度,降低溫度。
  • NSR專題 | 化學與分子醫學(特邀編輯:譚蔚泓)
    EDITORIALMolecular science vs. molecular medicineWeihong Tan, Jianhui Jiang and Chaoyong YangNatl Sci Rev 2019, 6(6): 1102https://doi.org/10.1093/nsr
  • 做無創dna需要空腹嗎多久出結果,雙胞胎做無創dna準嗎
    核心提示:做無創dna需要空腹嗎多久出結果,雙胞胎做無創dna準嗎?許多女性不能理解,普通隱私親子鑑定只需要2000元就可以做兩個人,而無創產前親子鑑定費用為什麼這麼高?產前鑑定的技術同樣檢測的是兩個人的dna   做無創dna需要空腹嗎多久出結果,雙胞胎做無創dna準嗎?許多女性不能理解,普通隱私親子鑑定只需要2000元就可以做兩個人,而無創產前親子鑑定費用為什麼這麼高?
  • 東南大學最新研究成果:AI在5G中的運用,三維人體重建,微能源回收...
    東南大學科研團隊近期又取得了數項成果和突破。三維人體重建研究方面取得重要進展,缺血性腦卒中研究領域取得新進展,數學超常大腦……,一起來看看東南大學的科研成果。  東南大學虛擬實境技術研究成果被計算機圖形學頂級會議IEEE VR錄用  2020年IEEE Virtual Reality conference (IEEEVR)近期發布了論文錄用結果,東南大學自動化學院魏海坤教授團隊關於虛擬實境中全向運動輸入問題的2篇研究成果被大會同時接收,並做口頭報告。
  • 「太原安康非婚生子上戶口親子鑑定」親子鑑定dna檢測多少錢?
    親子鑑定dna檢測多少錢?DNA親子鑑定分為個人隱私親子鑑定、司法親子鑑定和無創胎兒親子鑑定,不同親子鑑定費用也是不一樣的,其中無創胎兒親子鑑定費用最貴,以下是關於此內容的詳細介紹。親子鑑定dna檢測多少錢?
  • ...首次在活細胞中追蹤到的四重螺旋DNA,可抑制癌細胞分裂增殖
    自20世紀50年代以來,劍橋大學的兩位科學家提出的DNA纏繞的「雙螺旋」結構逐漸被廣泛認可。60年過去,同樣來自劍橋大學的尚卡爾·巴拉蘇布拉馬尼安(Shankar Balasubramanian)教授和史蒂夫·傑克遜(Steve Jackson)教授領導的研究小組發現,在活細胞中,一種不尋常的四股DNA結構可能出現在整個人類基因組中。當一條雙鏈DNA的單鏈向外循環,再回到自己身上,在基因組中形成一個四鏈的「手柄」時,這些結構就會在富含鳥嘌呤(G)的DNA區域形成。
  • 江蘇中橋信息技術有限公司與東南大學籤訂產學研合作協議
    2020年6月19日,江蘇中橋信息技術有限公司與東南大學就開發「橋好吧」橋梁健康監測系統算法實驗室籤訂產學研合作協議,並特聘東南大學土木工程學院 研究員、博士生導師丁幼亮教授擔任中橋公司首席科學家,進一步拓展「橋好吧」平臺算法規模及算法質量,同時結合大數據深度學習技術,實現監測數據自動預處理
  • 前沿| 東南大學近期科研成果掃描
    中國科學院院士張澤、黃維,韓國釜山科技大學Rodney Ruoff教授,歐洲伊比利亞納米中心Lars Montelius總理事,東南大學孫正明、孫立濤、倪振華和南京大學王欣然等專家學者擔任會議指導委員。會議由東南大學材料科學與工程學院陶立教授和美國密西根大學梁曉甘教授分別擔任大會主席和大會程序主席。
  • 馬達主教練新冠檢測陽性,UFC 251頭條主賽又要黃?
    除了備戰和減重的困難之外,馬達現在又面臨著一個新的挑戰,他在ATT的主教練邁克-布朗將無法陪同他前往阿布達比備戰比賽,後者在最近的新冠檢測中呈陽性,將無法前往阿布達比亞斯島。邁克-布朗告訴記者:「唯一讓我心碎的是無法在現場見證豪爾赫贏得UFC世界冠軍。沒有人比他更值得這個頭銜,沒有人比他付出得更多。
  • WILEY人物訪談——東南大學孫立濤教授
    本周WILEY人物訪談我們對話的是將四十萬隻石墨烯基口罩發往武漢的東南大學孫立濤教授孫立濤,東南大學電子科學與工程學院、微電子學院(國家示範性微電子學院)院長,長江學者特聘教授、國家傑青、國家「萬人計劃」領軍人才、2019年科睿唯安全球高被引科學家
  • α/β-環氧水解酶結構和位點選擇性開環研究獲進展—新聞—科學網
    中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室海洋微生物代謝工程與生物合成研究團隊在環氧水解酶結構和位點選擇性開環研究方面取得新進展。