近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)王建龍教授團(tuán)隊在《Advanced Materials》上發(fā)表了題為“Antibody‐level Bacteria Grabbing by “Mechanic Invasion” of Bioinspired Hedgehog Artificial Mesoporous Nanostructure for Hierarchical Dynamic Identification and Light‐Response Sterilization”的研究論文。2021級博士研究生劉思杰為第一作者，王建龍教授、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所金茂俊研究員為論文共同通訊作者。
致病菌以其強致病性和多樣化傳播方式，對公共衛(wèi)生健康、食品質(zhì)量安全乃至人居生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生多維度威脅，已逐步表現(xiàn)出跨領(lǐng)域的復(fù)合型生物安全風(fēng)險。在此背景下，探索致病菌與納米微觀結(jié)構(gòu)之間的相互作用關(guān)系，促進(jìn)高靈敏檢測和高效控制，已成為國際科研界的前沿?zé)狳c。
針對這一重大需求，王建龍教授團(tuán)隊揭示了機械入侵觸發(fā)的、從粗糙表面接觸到穿刺固定的分級動態(tài)識別機制，成功研發(fā)了一種具備抗體級細(xì)菌捕獲能力的尖刺介孔結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊創(chuàng)新性地運用分子動力學(xué)模擬，從小尺寸微觀結(jié)構(gòu)與磷脂雙分子層的接觸作用出發(fā)，深入剖析了納米地形設(shè)計如何突破小尺寸納米材料難以高效捕獲細(xì)菌的奧秘。理論模擬結(jié)果表明，病毒狀尖刺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)成功增強了機械侵入性（6.56×10^3 KJ mol?1），從而克服了小尺寸納米材料缺乏微尺度空腔和足夠接觸面積以捕獲細(xì)菌的限制，實現(xiàn)了單克隆抗體級別的細(xì)菌捕獲。
此外，團(tuán)隊從致病菌檢測與控制的實際需求出發(fā)，解析并驗證了病毒狀尖刺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由等離子體熱點驅(qū)動的高效光熱轉(zhuǎn)化，結(jié)合抗體級別的細(xì)菌捕獲能力，實現(xiàn)了50倍的免疫層析檢測靈敏度增強和高于99.99%的光熱殺菌，突顯了納米地形設(shè)計的實際應(yīng)用潛力。
研究成果得到國家重點研發(fā)計劃政府間國際創(chuàng)新合作專項（No. 2023YFE0103300）和陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊（2023-CX-TD-55）項目的資助。
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https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416906
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