973项目最新文章获生物检测新成果

　　

生物通报道：来自中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米生物医学部的研究人员在表面修饰、表征及其在生物领域中的应用探索方面取得了新的进展，这一研究成果对金属氧化物的表面修饰、生物传感器的制备，尤其是生物大分子在电极表面的固定环节具有重要的参考价值。研究成果公布在著名期刊Langmuir杂志上（Langmuir 2010, 26(6), 4514-4522）上。

领导这一研究的是程国胜研究员，其2008年通过中科院****择优支持回国，目前任国际知名杂志 Nano Letters、Adv. Mat.、APL特约审稿人，中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员，博士生导师，中国科学技术大学兼职博导。课题组主要从事面向疾病快速诊断及环境质量实时远程监控的纳米生物与化学传感器件以及准一维限域体系量子输运行为研究。

生物传感器是分析生物体内各项生理活动指标的重要工具，在面向重大疾病的高效检测方面具有重要的研究价值和应用前景。目前，金属氧化物纳米材料在生物传感器的应用中表现出了突出的优势，然而它们的表面性质极大地影响着生物传感器的关键性能，如选择性、灵敏度、响应时间等。研究自组装单层膜能够方便地调控金属氧化物的表面性质，对后续生物大分子的可靠、稳定修饰以及提高生物传感器性能具有重要的意义。

在这篇文章中，研究人员以ZnO为研究对象，在表面修饰、表征及其在生物领域中的应用探索方面取得了新的进展。他们选取了两种磷酸分子HOOC(CH2)nP(O)(OH)2 (n=2: 3-PPA；n=9: 10-PDA)，系统地研究和比较了这两种分子在ZnO基片及纳米线表面的修饰结果，并探索了IgG抗体分子在ZnO表面的共价修饰方法。

研究表明，3-PPA分子主要通过末端羧基结合在ZnO表面，形成无规则的多分子层；而10-PDA分子能够主要通过磷酸基团在ZnO表面形成不连续的岛状单分子层。利用光刻技术在ZnO表面制备出Au电极阵列，实现了IgG抗体在ZnO表面的选择性固定。上述进展对金属氧化物的表面修饰、生物传感器的制备，尤其是生物大分子在电极表面的固定环节具有重要的参考价值。

除此之外，近期国家纳米科学中心方英课题组和美国哈佛大学Lieber课题组合作首次成功制备了石墨烯与动物心肌细胞的人造突触。并且研究人员进一步比较了不同尺寸石墨烯生物传感器、石墨烯与硅纳米线集成传感体系对同一心肌细胞的检测，为发展高集成纳米生物传感阵列提供了理论指导和实验基础。

研究人员首先通过纳米加工技术得到高信噪比的石墨烯场效应晶体管集成芯片，进而在芯片表面培养鸡胚胎心脏细胞。研究发现，石墨烯和单个心肌细胞之间形成稳定接触，实现了对细胞电生理信号的高灵敏度、非侵入式检测。更重要的是，该研究第一次实现了通过门电势的偏置引起同一石墨烯器件n型和p型工作模式的转变，进而在细胞电生理过程中得到了相反极性的石墨烯电导信号，充分证明了测量生物信号的电学本质。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Surface Functionalization of Zinc Oxide by Carboxyalkylphosphonic Acid Self-Assembled Monolayers

Two carboxyalkylphosphonic acids (HOOC(CH2)nP(O)(OH)2, n = 2 for 3-PPA and n = 9 for 10-PDA) have been deposited onto 1D zinc oxide (ZnO) nanowires and bare ZnO wafers to form stable self-assembled monolayers (SAMs). The samples were systematically characterized using wettability, atomic force microscopy (AFM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). 3-PPA was bound to the ZnO surfaces mainly through the CO2H headgroup, and 10-PDA formed self-assembled monolayers on the nanoscaled ZnO surface through the PO3H2 headgroups. To verify the potential utilization of the functionalized surfaces in the construction of biosensors or bioelectronics, IgG (immunoglobulin G) protein immobilization through SAM bridging was demonstrated. This work expands the application of phosphonic acid-based surface functionalization on sensing and optoelectronic devices.
 

作者简介：

程国胜： 研究员，博士生导师

1999年7月中国科学院固体物理所获得理学博士学位。2000年5月至2001年3月，加拿大多伦多大学化学系，博士后，从事纳米结构阵列体系研究。2001年3月至2004年2月，美国加州大学圣塔芭芭拉分校化学系, 博士后，从事纳米线电子器件制作工艺和纳电子学表征研究。2004年2月至2006年9月，美国耶鲁大学工程学院，副研究员，主要从事纳米器件，纳电子学和纳米结构集成技术研究。2006年8月通过中科院****资格评审，2007年6月正式回国工作。归国前夕，在加州大学纳米系统联合研究院（CNSI）任高级研究员，从事纳米技术在能源领域中的重要应用研究。2008年8月通过中科院****择优支持。国际知名杂志 Nano Letters、Adv. Mat.、APL特约审稿人。现为我所研究员，博士生导师,中国科学技术大学兼职博导。

主要科学贡献：在国际上最早从事可控制掺杂n型和p型氮化镓纳米线及其阵列体系的生长以及纳米线场效应晶体管器件研究，首次制造出单根纳米线的二极管和三极管纳米器件，在纳米线晶体管作为生物传感器件应用方面以及纳米器件集成技术方面都有独特的研究成果。在国际知名高影响因子杂志发表论文30余篇，在国际会议上邀请报告和口头报告20余次，中国授权专利两项。发表论文被引用950余数，其中单篇论文引用次数超过100次的三篇（200、190及130余次），引用超过50次的七篇。2002年度安徽省自然科学一等奖获得者。

目前该课题组主要从事面向疾病快速诊断及环境质量实时远程监控的纳米生物与化学传感器件以及准一维限域体系量子输运行为研究，正承担着国家重大研究计划（973）任务，主持国家基金委重点课题、面上课题，以及江苏省、苏州市科技支撑计划。