大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在自然界中無處不在，由這兩種細菌引起的感染，已經(jīng)成為世界性的衛(wèi)生難題。大腸桿菌能夠輕易地讓人體出現(xiàn)腹瀉、嘔吐、發(fā)熱等一系列食物中毒的癥狀。
近日，中科院蘇州醫(yī)工所董文飛團隊改良了一種磁介孔納米粒子，應(yīng)用到抑菌材料上，就能讓革蘭氏陰性大腸桿菌和革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌“無處遁形”。
納米粒子“顯神通”
在健康醫(yī)療、化妝品和食品領(lǐng)域，消費者越來越關(guān)注細菌感染和細菌污染問題。雖然檢測手段不斷發(fā)展，消毒技術(shù)也得到長足進步，但病原性細菌的精確測量和有效清除仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
蘇州醫(yī)工所戰(zhàn)略規(guī)劃處處長、檢驗室常務(wù)副主任董文飛對《中國科學(xué)報》記者說：“目前科學(xué)界都在通過改善多功能平臺，尋求獲得較高細菌捕獲效率的方法，同時進行細菌檢測和清除�！�
據(jù)董文飛介紹，傳統(tǒng)的磁介孔二氧化硅納米粒子是核殼結(jié)構(gòu)，納米粒子磁性差，比表面積小，載藥能力弱，在實際應(yīng)用方面受到了嚴重制約。2019年，董文飛通過一鍋法合成出了Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子。
團隊成員常智敏解釋道：“一鍋法就是一步反應(yīng)，將反應(yīng)原料一起投入到反應(yīng)容器中，一步得到產(chǎn)物。這種合成方法操作簡單、反應(yīng)時間短，且以純水作為反應(yīng)溶劑，更加安全環(huán)保，為工業(yè)化生成提供了便利。”
而團隊最新改良的磁介孔納米粒子（JanusMSNs），由具有各向異性的CTAB擔(dān)載氨基修飾。常智敏說：“CTAB有殺菌性能，能有效消除革蘭氏陰性大腸桿菌和革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌。同時，納米粒子表面帶有正電荷，細菌表面帶有負電荷，通過靜電作用，可以實現(xiàn)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌捕獲及分離目的。”
傳統(tǒng)的裸磁性納米顆粒由于殺菌藥物負載容量有限制，細菌捕獲效率低，應(yīng)用范圍受限。而磁性納米平臺具有杰出細菌捕獲、分離和清除性能，這些多功能平臺可能會極大促進臨床診斷、環(huán)境檢測和食品安全領(lǐng)域的發(fā)展。
“實驗證明，我們開發(fā)的Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子在細菌的結(jié)合捕獲分離、抑制方面有極好的表現(xiàn)。同時，也在癌癥的治療、診斷上展現(xiàn)出了極好的潛能�！背Ｖ敲舯硎�。
研發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的“科學(xué)儀器”
在團隊成員李力的腦海中，他清晰地記得團隊申報重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)重點專項時的場景：“項目屬于國家重點研發(fā)計劃，在申報階段，董老師帶著我和葛明鋒博士，連續(xù)三天寫材料寫到了凌晨3點，反復(fù)斟酌和修改，對腦力和體力都是考驗。”
今年8月份，董文飛團隊申報的“大視場生物成像分析儀項目”成功立項，項目包含8個課題�！八捻梼x器開發(fā)，四項技術(shù)應(yīng)用�！倍娘w對記者說。
李力說：“項目首先要確定技術(shù)方案，認真研讀申報指南后，我們決定采用離軸三反光學(xué)系統(tǒng)，攻克大視場高分辨離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)、大面陣高分辨探測器和大面積單層細胞推片技術(shù)三個關(guān)鍵技術(shù)，從而開發(fā)出新型大視場高分辨生物成像分析儀�！�
對采用的新技術(shù)，李力打了個比方：“離軸三反光學(xué)系統(tǒng)主要應(yīng)用在衛(wèi)星遙感方面，我們要研發(fā)的系統(tǒng)是觀察微小的稀有細胞，就相當(dāng)于利用衛(wèi)星在天上觀測地面的技術(shù)，來實現(xiàn)用顯微鏡尋找稀有細胞。這在技術(shù)上是相通的，只不過從宏觀變到了微觀應(yīng)用�！�
在尋找稀有細胞的實驗中，熒光標(biāo)記非常重要，熒光強度高的熒光染料是實現(xiàn)細胞標(biāo)記的關(guān)鍵�！盁晒鈽�(biāo)記我們以前沒做過，自己心里也沒底，在申報項目之前，我們做了大量前期試驗，測試了十來種熒光染料，最終找到了合適的材料�！�
李力表示，目前該材料是商用性質(zhì)，隨著后期項目開展，團隊計劃自己開發(fā)這類強熒光染料。
在董文飛心中，形成具有“自主知識產(chǎn)權(quán)、功能健全、質(zhì)量穩(wěn)定可靠”的大視場生物成像儀器非常有必要�！澳壳皥F隊正在有條不紊地開展高次非球面離軸光學(xué)成像、大面陣高分辨探測器和大面積單層細胞推片等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)工作，特別是大面積單層細胞推片技術(shù)，我們計劃在今年春節(jié)之前形成工程樣機�！倍娘w表示。
年輕有“拼勁”的團隊
董文飛的研究團隊2019年成立，短短三年時間，已經(jīng)擁有13名成員。“雖然我們的團隊非常年輕，但大家有沖勁也有拼勁�！倍娘w這樣評價自己的團隊。
自團隊成立，就形成了固定的“午餐交流”時刻。常智敏說：“董老師基本中午都和我們一起吃飯，聊科研、聊工作，每周三晚上還會對一周的工作成果進行匯報總結(jié)，研讀最新的國內(nèi)外科研成果�！�
在常智敏眼中，董文飛是一位“非常熱愛科研工作，對科研的態(tài)度極其嚴謹”的老師。在董老師的帶動下，整個團隊也形成了輕松、嚴肅的科學(xué)氛圍。
在研究開發(fā)Janus型磁介孔納米粒子時，由于國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究很少，能夠給團隊提供借鑒的理論依據(jù)并不多，大家的工作開展也是“摸著石頭過河”。在研究過程中，團隊成員檢索了大量資料，推導(dǎo)很多公式，優(yōu)化合成反應(yīng)，最終交出了一份滿意的答卷。
據(jù)董文飛介紹，團隊未來會繼續(xù)在細菌及細胞的特異性識別和捕獲研究中加大投入力度，開發(fā)多種類的功能性納米材料，擴大現(xiàn)有納米材料的應(yīng)用范圍，“我們將重點研發(fā)診治一體化納米粒子、稀有細胞富集和檢測技術(shù)和大視場生物成像分析技術(shù)�！�
作為團隊骨干成員之一，常智敏也對即將開展的研究充滿信心：“我們會關(guān)注納米粒子在癌癥、白血病領(lǐng)域的應(yīng)用。例如稀有細胞富集和檢測技術(shù)，可以檢測到循環(huán)腫瘤細胞轉(zhuǎn)移，有效檢測癌癥復(fù)發(fā)的情況�！�
《中國科學(xué)報》(2019-09-18第6版院所)
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/1300790.html
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