近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院精准医疗单分子诊断技术研究中心基于固态孔器件在细菌内毒素、癌基因构象鉴别及蛋白与核酸特异性作用监测等方面取得一系列进展。相关研究成果发表在Biosensors and Bioelectronics、Chemical Enginerring Journal、ACS Applied Materials & Interfaces和Coordination Chemistry Reviews上。                     

革兰氏阴性菌细菌内毒素是泌尿功能障碍和脓毒症的主要感染诱因。文献报道的内毒素脂多糖的检测主要是基于脂多糖与功能蛋白及适配体互作的光、热及电化学方法，可靠性和成本均有待改善。研究通过氮化硅固态孔单分子器件平台，实现低至10 ng/mL的不同菌种脂多糖及细菌混合物的菌种鉴别，并区分了同一菌种不同亚型。同时，研究验证了脂多糖与抗生素PMB及DNA适配体的特异性单分子相互作用能力。科研人员将该方法推广至人体血样及环境水体样本中细菌内毒素的检测，初步验证了方案的适用性，提供了高敏、简捷的临床诊察及环境水质的内毒素监测方法。    

核仁素蛋白广泛存在于人类细胞核中，控制核酸的新陈代谢及染色质结构，尤其可选择性结合DNA/RNA G-四联体，参与miRNA的生物学功能与癌细胞过表达调控。研究利用固态孔单分子技术鉴别了相差一个碱基长度的不同癌基因DNA/RNA G-四联体构象，实现了100 pM的核仁素蛋白灵敏检测及核仁素与AS1411-G4和 pre-miRNA 92b、pre-miRNA 149的特异性结合能力，并在人体血样中证实了核仁素与这些癌基因结构的选择性结合。本工作为探讨癌基因四链体的单分子构象差异及蛋白与核酸高级结构特异性结合机制提供了新思路，并为核仁素蛋白相关疾病诊断进程提供了参考。

C反应蛋白（CRP）是炎症反应标志物，与众多疾病病理及癌症进程密切关联。单分子固态孔平台实现了下限低至0.3 ng/μL的CRP检测，证实了CRP与核酸适配体的选择性互作能力以及模拟血样中CRP的灵敏监测。

此外，课题组就纳米孔道载体材料的设计及单分子传感原理进行了系统综述，并总结和展望了纳米孔单分子传感领域的应用前景和新材料开发以及检测原理创新。    

研究工作得到中国科学院“西部之光”人才培养计划和重庆市科技局等的支持。                     

论文链接：1、2、3、4