完成单位：广西医科大学、湖北中医药大学

完成人：杨帆、张国军、金丹、姚群峰、喻轶、张玉林、李玉桃、李新春

成果简介：本成果属于“生命分析化学”基础研究。发展针对特定分子标志物的高灵敏、高特异性测量方法，不仅是生命分析化学和临床检验医学的内在需求，也是医药健康与生命安全领域面临的重要挑战，对肿瘤和传染性疾病的精准诊断和治疗监测具有重要意义。然而，实现高灵敏、高特异性生物分子检测的关键在于（1）如何构建高性能的生物传感界面，增强分子探针与靶标识别效率，并降低非特异性吸附；（2）如何放大生物分子特异性识别信号，提高复杂基质样本中低丰度分子靶标定量检测的灵敏度和特异性。基于此，本项目致力于发展高性能生物传感新策略，并取得了多项创新性成果。

创新点及科学价值：

1、提出了“零”背景生物传感界面的理念，突破了生物传感界面的电荷排斥障碍，实现了高灵敏、高特异性生物检测。（1）通过在生物传感界面引入电中性的捕获探针，形成“零”背景的识别界面，将一步自组装的框架核酸作为超高电荷聚集体，协同电中性肽核酸（PNA）“零”背景传感界面，在三维空间调控电极表面电量分布，实现了肿瘤外泌体miRNA的高灵敏、高特异性定量检测；（2）在国际上率先构建CD63抗体功能化的RGO-FET“零”背景传感界面，直接对电负性外泌体和新冠病毒靶标（SARS-CoV-2 RNA）进行检测。

2、构建了多元、协同生物传感界面，显著提高了生物测量过程中界面生物分子识别效率，揭示了纳米界面生物分子作用机制。（1）在国际上率先构建了一种针对外泌体高灵敏度检测的金纳米颗粒增强型表面声波多元协同传感界面，产生显著的质量变化，从而提高检测灵敏度。（2）揭示了高曲率多级纳米结构增强电极界面核酸碱基堆积效应，利用捕获探针协同碱基堆积探针实现接近完全互补捕获探针的杂交效率，建立了通用型的miRNA检测新方法。

3、发展了系列针对囊泡膜内外标志物的高性能DNA纳米探针及生物测量新方法，探索了肿瘤外泌体表型和基因型靶标动态变化规律。（1）通过构建与靶向外泌体表面特定蛋白的适体荧光探针相结合，形成纳米探针复合物，实现了肿瘤外泌体表型高灵敏、高特异性检测；（2）发展了病毒启发的“自驱动”多色外泌体分析新技术和高灵敏的双循环纳米探针同时检测技术，实现了外泌体靶标超灵敏检测，揭示了特定外泌体表型和基因型标志物在肿瘤中的正相关关系。

社会经济效益：该成果产生了24篇论文，包括10篇Anal. Chem.，5篇ACS Nano/Adv. Funct. Mater.，并为Natl. Sci. Rev., Trends Anal. Chem.等著名杂志撰写综述。10篇代表性论文被SCI引用637次（他引566次），1篇入选ESI TOP1%高被引论文。研究成果多次被学术网络媒体亮点报道，多次被国内外著名学者正面评价。部分研究成果授权中国发明专利3项。项目组两名成员入选斯坦福全球前2%顶尖科学家和多项省级人才称号。

应用前景：该成果完成了若干与肿瘤、传染性重大疾病相关的囊泡靶标分子的高灵敏、高特异性分析检测，实现临床肿瘤病人的鉴别诊断，在未来精准医学和分子诊断领域显示出较大的应用前景。