北京大学发展了单分子检测新技术

　　单分子检测是一种考察物质间相互作用的精妙方法，能够在单分子水平上提供分子结构与功能之间的丰富信息，揭示生命现象的重要过程，在临床诊断等领域具有深远的应用价值。北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组和环境科学与工程学院要茂盛课题组以硅纳米线作为探针提出了侧壁点修饰的策略，发展了构筑单分子检测器件的新途径，进一步与生物体系结合，首次在单分子水平上实现了对抗原抗体之间相互作用的免标记、实时无损检测。这是一种快速无损的单分子电学检测的新技术，为开展生物体内的单个分子相互作用事件的动力学研究提供了一个可靠的器件平台。

　　在前期的合作研究中，他们已利用硅纳米线场效应晶体管实现了对环境中及呼出气中存在的痕量流感病毒的快速实时、无需标记的直接电学检测(ES&T， 2011, 45, 7473, Highlighted by ChemistryViews;Nano Lett., 2012, 12, 3722，Highlighted by C&EN; Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 3369)。然而，如何实现单分子灵敏度的极限检测一直是富有挑战性的前沿领域。最近，该合作团队利用在碳基单分子检测方面的研究积累(详见邀请综述：Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 5642;Adv. Mater., 2013, 25, 3397)，利用精确的微纳加工技术和巧妙的界面化学修饰完成了硅纳米线侧壁H1N1抗体的单分子修饰，最后结合微流道技术和先进的测量手段，实现了在单分子水平下利用硅纳米线器件对H1N1抗原与抗体之间的相互作用的单个事件的可逆电学检测。与传统的光学检测方法相比较，电学检测方法是无损的，有它本身的优势，如不需要荧光标记、没有光漂白问题及无需配套的昂贵检测设备，是光学检测手段的一种非常重要的补充。该单分子检测策略为接下来深入开展生物体内的单个相互作用事件的动力学研究提供了一个可靠的器件平台。此外，这种方法和现有半导体工业是兼容的，为未来廉价的临床诊断奠定了基础。研究成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 5038. Highlighted as a Frontispiece)，被评审人称赞为一项 “Pioneering” 工作。

　　该工作得到了国家自然科学基金委、科技部和教育部基金的资助。特别感谢北京科技大学李立东教授的合作。