中国农大新闻网讯 2022年，中国农大营养与健康系许文涛教授带领的“功能核酸”青年科学家创新团队在《美国化学学会纳米》（ACS Nano）、《小》（Small）、《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）、《生物传感器和生物电子学》（Biosensors and Bioelectronics）等领域顶刊陆续发表高水平研究成果。

首先，基于功能核酸的理性设计及高效组装，在功能核酸纳米载体构建及天然活性分子靶向递送方面取得突破。

在国际权威期刊ACS Nano上，发表题为《适配体功能化的双药递送系统协同治疗肥胖》（Aptamer-Functionalized Binary-Drug Delivery System for Synergetic Obesity Therapy）的高水平文章。该研究针对大蒜素在实际应用中存在溶解度差，气味刺激，靶向性弱，生物利用率低等问题，在不改变大蒜素活性官能团的基础上，利用适配体的靶向特性及其形成的核酸纳米载体的强大装载能力，通过安全、方便的给药方式将大蒜素靶向递送到脂肪组织，增加了大蒜素的溶解度和生物利用率，掩蔽了不良气味，实现精准调控能量代谢的目的。这种纳米载体具有生物安全性高，结构稳定性好、尺寸可调的优势。本项研究将为食品功能因子靶向调控能量代谢的开发和利用提供重要的技术支撑，对于推动我国大蒜产业可持续发展具有重要现实意义。中国农业大学为该文章的第一单位，中国农业大学营养与健康系许文涛教授为该文章通讯作者，学校2019级博士生陈旭、食品科学与营养工程学院副教授贺晓云及2020级博士生高如心为该文章共同第一作者。

全文参见：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c08690

在纳米科技领域的权威杂志Small上，以《一锅法可控自组装的黄芩苷压缩核酸适体纳米药物用于靶向协同肥胖治疗》（One-pot controllable assembly of a baicalin-condensed aptamer nanodrug for synergistic anti-obesity），报道了一种基于DNA适体药物自组装的纳米载体，能够精准递送药食同源功能因子黄芩苷至高脂部位，发挥靶向协同肥胖治疗作用。与经典的DNA折纸术、框架核酸技术相比，本项工作具有四大优势：（1）快速制备：与~2 h的DNA折纸工艺、~2 h的框架核酸制备、~20 h的滚环复制/转录技术相比，本项DNA纳米双药的制备仅耗时10 min；（2）操作简单：与滚环复制/转录技术的环状模板连接、成环、扩增的多步操作相比，本项DNA纳米双药的操作实现了用户友好的一锅法自组装；（3）成本低廉：与滚环复制/转录技术依赖高性能、高价格的进口phi29聚合酶相比，本项DNA纳米双药可完全使用国产试剂，使单次PCR反应体系的价格控制在1.30元人民币以下；（4）尺度可控：通过天然产物黄芩苷与DNA的静电相互作用，可将DNA自组装结构的粒径从微米级精准调控至纳米级，在一定程度上填补了DNA折纸术与框架核酸在微纳尺度领域的空白。中国农业大学为该文章的第一单位，中国农业大学营养与健康系许文涛教授为该文章的通讯作者，学校2018级博士生田晶晶为该文章的第一作者。

全文参见：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202205933

此外，基于功能核酸的高效识别及理性裁剪，在食品安全风险因子及危害物的生物传感精准检测方面也取得了系列代表性成果。

在分析检测领域的权威期刊《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）上发表题为《融合二价劈裂变构适配体传感器用于超灵敏超快速的孔雀石绿检测》（Fusion of binary split allosteric aptasensor for the ultra-sensitive and super-rapid detection of malachite green）的高水平文章。该研究报道了一种基于功能核酸变构的生物传感器用于孔雀石绿危害物的灵敏、特异检测。该传感器以功能核酸的多能性为研究基础，以其可编程性及可裁剪性为依据，采用“劈裂和替代”的功能核酸裁剪策略，在保证识别特性的基础上将原本高成本的孔雀石绿RNA核酸适配体转化为DNA核酸适配体。随后，再将适配体与G-四链体信号输出单元进行劈裂及融合，促进了功能核酸变构策略介导的识别与信号输出的一体化结合。研究提出的传感策略助力了食品与环境中孔雀石绿残留物的简便、快速、低成本和超灵敏检测，具有可观的即时检测应用潜力。中国农业大学为该文章的第一单位，中国农业大学营养与健康系许文涛教授为该文章的通讯作者，学校2019级博士生陈旭和2020级硕士生陈可仁为该文章的共同第一作者。

全文参见：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421029459

在分析检测领域的权威期刊《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）上发表了题为《基于适配体剪裁和哑铃形探针设计型的便携式蜡样芽孢杆菌双适配体微流控芯片生物传感器》（Portable dual-aptamer microfluidic chip biosensor for Bacillus cereus based on aptamer tailoring and dumbbell-shaped probes）的高水平文章。该研究报道了一种基于功能核酸的微流控传感器，可用于日常生活中常见的食源性致病菌——蜡样芽孢杆菌的便携式、现场检测。研究首次提出了一种针对不同生长时期蜡样芽孢杆菌适配体的全细胞筛选方法，并结合优化裁剪，得到了亲和力强、特异性高的适配体，拓展了蜡样芽孢杆菌核酸适配体库的丰富度；同时，联用计算机分子对接，明晰了蜡样芽孢杆菌与适配体之间的互作关系；进一步，借助所获适配体序列，设计了集成捕获、扩增、识别、切割和发光等综合功能的哑铃形探针，构建以RCA扩增实现信号放大的菌体检测体系，并最终成功搭建具有样品混合、分离、加热和紫外激发等功能的微流控光学生物传感平台，实现在一次加样后，1小时内对蜡样芽孢杆菌的特异性检测，研究结果可通过手机软件实时采集，并依靠RGB（颜色信号）进行量化。研究填补了蜡样芽孢杆菌的功能核酸生物传感器的空白，为未来食源性致病菌适配体筛选、靶标互作分析、检测方法及设备的开发提供参考。中国农业大学为该文章的第一单位，中国农业大学营养与健康系许文涛教授为该文章的通讯作者，学校2019级硕士生周子琦和2020级硕士生兰欣悦为该文章的共同第一作者。

全文参见：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389422023391

在分析检测领域的权威期刊《生物传感器和生物电子学》（Biosensors and Bioelectronics）上发表了题为《一种基于夹心的倏逝波荧光生物传感器用于外泌体的简单、实时检测》（A sandwich-based evanescent wave ?uorescent biosensor for simple, real-time exosome detection）的高水平文章。该研究报道了一种基于夹心的倏逝波荧光生物传感器（S-EWFB），用于简单、快速、实时的生物标志物外泌体的测定。研究应用了倏逝波的界面性质，提高了检测的灵敏度，降低了背景的干扰。荧光探针通过疏水相互作用嵌入外泌体的表面实现一对多的信号放大。光纤表面适配体的修饰可以特异性捕获外泌体，免去了传统检测方法繁琐的分离步骤。适配体修饰的光纤具有优异的表面再生性能，可以对多个样品进行连续的测定。另外，该生物传感器可实时监测反应过程中荧光信号的变化，在两分钟内实现荧光信号的监测、输出以及光纤表面的再生。整个仪器小型、便携，适合POCT检测。本研究的方法具有潜在的临床应用价值。中国农业大学为该文章的第一单位，中国农业大学营养与健康系许文涛教授与食品科学与营养工程学院梅晓宏副教授为该文章的共同通讯作者，学校2020级博士生李舒婷为该文章的第一作者。

全文参见：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566321009398

在分析检测领域的权威期刊《生物传感器和生物电子学》（Biosensors and Bioelectronics）上发表了题为《催化发夹自组装调控的变色龙银纳米团簇用于比率检测环状RNA》（Catalytic hairpin self-assembly regulated chameleon silver nanoclusters for the ratio metric detection of CircRNA）的高水平文章。该研究针对癌症的生物标志物CircRNA，提出了一种基于双催化发夹自组装(CHA)和DNA模板银纳米簇(DNA-AgNCs)的检测平台。研究巧妙地利用发夹DNA的构象转变，在满足信号双重循环放大的情况下，同步实现了银纳米簇荧光信号的转变。根据靶标浓度的不同，荧光颜色从红色逐渐变为绿色，对靶标表现出极好的比率式响应。此外，该方法还可以作为分析不同类型circRNA的一般策略，在各种临床研究中检测低丰度生物标志物显示出巨大潜力。中国农业大学为该文章的第一单位，中国农业大学营养与健康系许文涛教授与朱龙佼副教授为该文章的共同通讯作者，学校2022级博士生杨敏为该文章的第一作者。

全文参见：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566322002986

以上工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发项目、国家自然科学基金重大仪器项目、中国农业大学2115人才培育发展支持计划项目以及河北省重点研发计划项目等项目的资助。