近期，我校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《核酸研究》(NUCLEIC ACIDS RESEARCH)、《危险材料杂志》(Journal of Hazardous Materials)、《小》Small等领域顶刊陆续发表高水平研究成果。
首先，基于功能核酸的光激发潜力及可预测、裁剪性能，在新型光核酸构象的发现、对应光核酸元件的非酶、免标记多元化通用传感器的开发，以及递送载体的胞内成像示踪领域取得突破。
代表性文章1：在生物化学与分子生物学领域权威期刊《核酸研究》（NUCLEIC ACIDS RESEARCH）上，在线发表了题为“空腔发夹型ThT光核酸开关：用于非酶免标记传感及胞内成像平台的构建”（“Cavity hairpin ThT-light nucleic acid switches: the construction of label- and enzyme-free sensing and imaging platforms”）的研究型论文。在新工具设计层面，率先通过对可激发ThT荧光的新型错配空腔构象（CHTLNAS）的挖掘，提供了一种以核酸构象为开关的新型发光核酸复合体：受ThT光开关机制，以及DNA在转录加工过程中伴随形成的突变和转录鼓泡结构的启发，研究提出了一套联合计算机辅助的分子对接技术及实际序列验证手段，挖掘出了以碱基对错配为基础的，近500倍增强ThT自发光的空腔发夹构象，并在相互作用力层面深入阐释了光激发原理，打破了只有能够形成高级或特定构象的序列才具有良好的ThT激发效果的传统构象限制。
在方法学层面，基于核酸序列的可编程性，通过适配体整合及对序列结构的优化，在体外，成功构建出可用于四环素、黄连素等小分子的非酶、免标记荧光差值型/比例型的通用传感平台，实现在10 min内对靶标在pM水平的超敏检测；在体内，构建了基于ThT-光核酸辅助的胞内无标记示踪平台，实现对低浓度ThT的稳定负载及入胞后高效荧光激发；特别地，研究发现CHTLNAS不仅具备优异的成像能力，还可在入胞后8h内延缓ThT被动入核，即可在免去复杂的操作和额外的成本，节约用量的同时，进一步克服ThT入胞后在核区出现非特异性高背景信号干扰的问题。在应用层面，基于ThT-核酸序列搭载的光核酸元件兼具了体外高灵敏传感及体内高稳定成像。中国农业大学为该文章的第一完成单位；中国农业大学营养与健康系许文涛教授为通讯作者；我校食品科学与营养工程学院2020级硕士生兰欣悦、营养与健康系副教授朱龙佼为共同第一作者。
全文参见：https://doi.org/10.1093/nar/gkad179
代表性文章2：在分析检测领域的权威期刊《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）上，在线发表了题为“基于分子对接指导的理性裁剪策略用于适配体荧光和亲和力提升以及免标记比例型孔雀石绿POCT传感器的构建”（“Docking-aided rational tailoring of a fluorescence- and affinity-enhancing aptamer for a label-free ratiometric malachite green point-of-care aptasensor”）的研究型论文。
借助功能核酸光激发性能、裁剪理论体系以及生物信息学方法，提出了分子对接指导的理性裁剪（docking-aided rational tailoring, DART）策略。该策略通过“分子对接”、“粗裁剪”和“精细裁剪”三个步骤对孔雀石绿DNA适配体进行合理化改造，进一步提升了适配体的荧光发光强度及亲和结合性能。并且，结合生物信息学模拟结果及实验验证结果，系统阐述了孔雀石绿DNA适配体与靶标的分子互作机制。此外，研究进一步基于平衡竞争原理构建了一种免标记、低成本、快速且灵敏的比例型适配体传感器，对孔雀石绿检出限（limit of detection, LOD）为1.49 nM，检出范围为5 nM-6 μM。
中国农业大学为该文章的第一完成单位；中国农业大学营养与健康系许文涛教授为通讯作者；我校食品科学与营养工程学院2020级硕士生陈可仁为第一作者。
全文参见：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130798
此外，基于功能核酸的催化潜力，在功能核酸纳米酶体系的构建及传感领域取得突破。
代表性文章：在纳米科技领域的权威杂志《小》（Small）上，在线发表了题为“基于配位驱动的自组装策略合成一种具有过氧化物酶活性的非晶/晶态异相纳米酶用于生物传感”（“Synthesis of Amorphous/Crystalline Hetero-Phase Nanozymes With Peroxidase-Like Activity by Coordination-Driven Self-Assembly for Biosensors”）的研究型论文，提出了一种简单的纳米酶合成策略，并获得了一种新颖的非晶/晶态异相纳米酶。
受配位化学启发，该研究提出了一种简单的纳米酶合成新方法——基于DNA配位驱动的自组装策略。此合成过程无需还原剂、稳定剂以及复杂的条件，是一种快速、简单和经济的合成方法。重要的是，该方法还可实现纳米酶的可控合成，即通过DNA序列长度、碱基组成、Fe/DNA的摩尔比以及DNA浓度实现纳米酶的可控合成。此外，通过该方法获得的纳米酶是一种新颖的非晶/晶态异相纳米酶。得益于其非晶/晶态异相纳米结构，该纳米酶对底物H2O2的亲和力显著高于天然辣根过氧化物酶。特别是，其具有显著的过氧化物酶活性和可忽略不计的氧化酶活性，在传感器等相关应用中可避免氧气的干扰。
中国农业大学为该文章的第一完成单位；中国农业大学营养与健康系许文涛教授为通讯作者；我校食品科学与营养工程学院2019级博士生杨文平为第一作者。
全文参见：https://doi.org/10.1002/smll.202204782
以上工作得到了国家重点研发项目、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、河北省重点研发计划项目以及青年人才托举工程等项目的资助。