近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)王建龍教授團(tuán)隊(duì)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(jí)博士研究生劉思杰為第一作者，王建龍教授、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)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(qiáng)致病性和多樣化傳播方式，對(duì)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(xiǎn)。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(cè)和高效控制，已成為國(guó)際科研界的前沿?zé)狳c(diǎn)。
針對(duì)這一重大需求，王建龍教授團(tuán)隊(duì)揭示了機(jī)械入侵觸發(fā)的、從粗糙表面接觸到穿刺固定的分級(jí)動(dòng)態(tài)識(shí)別機(jī)制，成功研發(fā)了一種具備抗體級(jí)細(xì)菌捕獲能力的尖刺介孔結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地運(yùn)用分子動(dòng)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(jì)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(qiáng)了機(jī)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(shí)現(xiàn)了單克隆抗體級(jí)別的細(xì)菌捕獲。
此外，團(tuán)隊(duì)從致病菌檢測(cè)與控制的實(shí)際需求出發(fā)，解析并驗(yàn)證了病毒狀尖刺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由等離子體熱點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的高效光熱轉(zhuǎn)化，結(jié)合抗體級(jí)別的細(xì)菌捕獲能力，實(shí)現(xiàn)了50倍的免疫層析檢測(cè)靈敏度增強(qiáng)和高于99.99%的光熱殺菌，突顯了納米地形設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用潛力。
研究成果得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國(guó)際創(chuàng)新合作專項(xiàng)（No. 2023YFE0103300）和陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2023-CX-TD-55）項(xiàng)目的資助。
全文鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416906
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