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张国军应用纳米生物传感技术助推中医药研究

已有 324 次阅读 2024-9-26 16:25 |个人分类:思考中医|系统分类:人物纪事

久仰张国军教授大名,这次中国中西医结合学会传染病专委会学术年会上,他做了“现代传感技术视角下的中医疫病诊断新思路”的讲座,之后我们建立了微信联系,期待与深圳市第三人民医院有所合作。

自2011年回国担任湖北中医药大学特聘教授以来,张国军教授带领团队聚焦生物传感在临床疾病诊断中应用研究,围绕“纳米生物传感+中医药”,开展了电化学、纳米孔、荧光、场效应晶体管、表面声波等多领域交叉研究,发表SCI论文100余篇,获批国家自然科学基金资助项目10项。其中关于癌症、心衰等疾病早期检测研究,有助于临床医生快速准确做出诊疗方案,挽救病人生命。相关成果“纳米场效应晶体管生物传感器在疾病诊断中的应用”获湖北省自然科学奖二等奖。

为了阐明针灸治病机理,2014年开始,团队与本校针灸骨伤学院合作,采用电化学方法,在针灸针尖表面分别修饰不同的纳米材料,构建“纳米针灸传感针”,用于针刺前后穴位信号分子的实时监测,为研究针灸治病的分子机制提供了一种新方法。该技术相关成果获国家发明专利,并连续发表多篇高水平SCI论文,引发了国内外广泛关注。目前,团队制备的纳米针灸传感针已实现了鼠脑多种神经递质的实时监测,为原发性高血压、抑郁症、精神分裂症、神经退化性疾病的发病机制提供佐证。团队目前正在和日本早稻田大学合作,在纳米针灸传感针上集成自供电系统和无线传输模块,以实现直接在手机上读取信号。

据长江日报大武汉客户端2022年11月5日讯,由纳米生物传感中心制备的新型针灸传感针的相关成果在纳米材料领域国际权威期刊《Small》上发表。据了解,该新型针灸传感针可以将活体检测对象从原来的电活性物质扩展到核酸、蛋白、小分子等,为研究针灸治病机理提供了一种新方法(图1)。在此基础上,他们首次在针灸针上制备了一种新型场效应晶体管生物传感器,可以对针灸治病过程中涉及的大部分物质进行活体原位检测,后续将进一步阐释针灸治病机理,助力推进中医针灸学研究的国际化进程。

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新型针灸针场效应晶体管生物传感用于活体信号分子检测示意图

2023年,团队采用针灸针基底电极和功能化的针型铂电极构建了一种新的双针型纳米场效应晶体管(FET)生物传感器,用于实时监测活体鼠脑pH的动态变化。实验结果显示该双针型场效应晶体管生物传感器具有较好的灵敏度和选择性,极大提高了传感器的传感性能。该传感器还被成功用于正常鼠脑和急性应激酸碱模型鼠脑pH的实时监测,未来可以实现对针灸治病过程中涉及到穴位释放的pH变化进行活体原位检测,为活体探测建立一种新方法(图2)。研究成果以“A Dual-Needle Field-Effect Transistor Biosensor for in-Vivo pH Monitoring”为题发表于美国化学会(ACS)旗下的国际生物传感领域顶级学术期刊《ACS sensors》(中国科学院I区Top期刊,影响因子9.618)

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双针型FET传感器对pH 响应的示意图

此外,团队还与该校药学院合作,发展了多种生物传感器用于中药芦丁、浙贝母、川贝母、厚朴等有效活性成分及重金属含量检测,并开发出一种纳米电化学草药传感器,利用DNA条形码技术设计相应的DNA探针,实现对珍贵中药材西红花及其混伪品的快速鉴别,完善中药材质量标准,客观评价中药材质量状况。

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张国军教授指导学生开展实验

该团队一直紧跟世界科技前沿开展科研攻关,在“场效应晶体管生物传感器”领域研究形成了一定的国际影响力。”2024年9月16日,美国斯坦福大学John P.A.Ioannidis教授团队发布全球前2%顶尖科学家榜单(World's Top 2% Scientists),张国军教授与药学院许康教授、针灸骨伤学院梁凤霞教授一起,入选2024全球前2%顶尖科学家榜单。自2021年以来,他一直是这一“全球学者学术影响力排行榜”榜上有名的科学家之一。由于他的带头作用,药学院和针灸骨伤学院的团队也一起进入到这一队列。



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