中國海洋大學毛相朝教授團隊在食品生物傳感器開發研究領域取得新進展！

近日，中國海洋大學食品科學與工程學院毛相朝教授團隊在Cell Press細胞出版社旗下Trends in Biotechnology（《生物技術趨勢》）發表題為“An Immune-inspired Intelligent Aptasensor with Broad Detection Capability”（一種具有廣泛檢測能力的免疫啟發式智能適配體傳感器）的研究論文。該研究借鑒生命系統的運作機制，提出了一種創新的仿生策略，對適配體進行工程化改造，組裝了由靶標結合觸發的高催化活性納米酶，構建出一種納米酶聯合適配體的生物傳感器，輔以智能手機數據傳導技術，可廣泛應用于海洋食品中多種靶標的快速、智能檢測，從而突破了酶聯適配體傳感器在食品分析檢測領域實際應用受限的瓶頸難題，推動了適配體識別、納米酶催化轉導技術的發展及其在食品生物傳感分析檢測領域的應用。

近年來，生物傳感器（Biosensors）在食品分析檢測領域展現出不可或缺的價值。其中，適配體傳感器（Aptasensors）備受關注，成為近年來的研究熱點。適配體通過指數富集配體系統進化（SELEX）獲得，具有特異性、可編程性等優勢，可與酶催化反應聯合，構建酶聯適配體傳感器，應用前景廣闊。然而，相關研究集中于將適配體與新型材料結合以開發高靈敏度生物傳感器，多局限于材料層面的改進，使得傳感器性能存在固有局限；同時，復雜食品基質及實際檢測環境可能影響適配體與靶標的結合及酶催化反應的信號轉導，嚴重制約傳感器的實際應用。在如此嚴苛條件下，設計高親和力適配體探針、組裝抗干擾的酶催化材料是實現可靠分析檢測的關鍵。

針對上述問題，毛相朝教授團隊從生命系統的進化智慧中汲取靈感，創新性地提出一種基于免疫啟發的仿生策略。該策略模仿V(D)J重組機制，通過單鏈拓撲重構對適配體進行工程化改造（圖1A），使適配體與靶標的結合親和力最高可提升133.3倍。研究進一步利用適配體-靶標結合機制觸發調控DNA納米球-Cu(II) 復合納米酶的自組裝，有效地避免了傳統的酶催化信號易受復雜體系干擾的問題，構建了基于適配體特異性識別與納米酶催化信號放大的傳感器。結合智能手機比色分析技術，該傳感器可實現對蝦、蟹、貝類等海洋食品中抗生素殘留、生物毒素、重金屬離子等多種微量污染物的高通量篩查，具備高準確度與pM級別的超低檢測限，表現出廣泛的檢測能力（圖1B）。該研究為適配體的工程化設計、適配體與納米酶的聯動機制建立提供了新思路，也為開發適用于海洋食品及生物制品質量檢測實際場景的穩健型、仿生生物傳感器開辟了新途徑。

中國海洋大學為該研究成果的第一完成單位，毛相朝教授與王賽教授為共同通訊作者，碩士研究生李楠為第一作者。研究工作得到了國家自然科學基金杰出青年科學基金、國家自然科學基金優秀青年科學基金等項目資助，是團隊在海洋食品生物傳感器研發領域取得的又一重要進展。

圖1.免疫啟發的高親和力拓撲重構適配體設計及智能適配體傳感器構建示意圖。(A) 基于結構導向重組機制的適配體拓撲重構工程化策略。(B) 集成適配體特異性識別與DNA納米球-Cu(II) 復合納米酶催化信號放大機制的適配體傳感器設計。

文章鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779925005372

• 信息來源:中國海洋大學 食品科學與工程學院 閆偉。

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