完成单位：华东师范大学

完成人：裴昊，肖明书，李丽，赖魏，熊谢微

成果简介：

生物传感是基于分子识别精准感知从而获得靶标分子信息。生物分子识别存在灵敏度及特异性两个关键科学问题。如何基于精确结构的设计，提高生物分子识别的灵敏度和选择性一直是一个有待解决的重要问题。申请人以人工核酸结构为物理框架来对生物分子识别中的作用基元在不同尺度下（分子空间，纳米空间及微米空间）进行空间组织，通过调整系统的能量变化，调控其相互作用方式，将微弱，不易区分的能量变化调节放大，在常规环境下实现易区分，以建立与临床应用类型以及相关的样品类型兼容所需生物检测方法的灵敏度和特异性。相关研究成果共发表SCI论文18篇，其中包括J. Am. Chem. Soc.（5篇），Angew. Chem. Int. Ed.（4篇），Anal. Chem. （3篇），Adv. Mater. （1篇），ACS Nano （2篇），Chem. Commun.（1篇）, Chem. Rev. （1篇）等重要学术期刊。

创新点及科学价值：

1. 通过构象调控实现作用基元在分子内空间的距离，系统的调节核酸分子探针与不同靶标物反应的动力学能垒，从而对微小信号差异进行非线性放大，实现了对集群癌症单碱基突变的高特异性检测。

2. 通过核酸组装结构精准控制配体分子在纳米尺度上的种类、排布及组成，实现了对目标细胞的高特异性识别及对活细胞内ATP分子定向测量。

3. 通过利用微液滴对核酸分子反应在微米限域空间进行随机反应来实现组合编码，建立了高通量多重病原体检测平台。

研究成果人工核酸分子调控体系的构建，模拟生物系统对微弱输入信号的放大纠错，分子亲和力的控制及复杂信息的编码，这种新的策略可激发构建新型生物传感器的新思路。相关成果发表的文章受到了相关领域研究人员的关注，具有较大的科学价值，研究工作多次被Nature Reviews Chemistry，Nature Reviews Materials, Chemical Reviews等杂志引用，并被JACS Spotlights, eurekalert.org等媒体报道。

社会经济效益及应用前景：

研究成果构建出一系列基于空间组织的核酸结构分子识别（针对疾病基因、肿瘤标记物、小RNA、病原体等）的新型生物检测方法，在实际样品分析中具有较高的特异性和识别精度，在生物医学研究和临床诊断中显示了广阔的应用前景。