美国能源部：DNA - 石墨烯折纸助力纳米级分析，新型传感器潜力无限

近日，在《先进材料界面》杂志上发表的一项研究中，美国能源部爱达荷国家实验室（INL）的研究人员开发出了一种新型传感器，它将 DNA 折纸与石墨烯相结合，在检测分子运动方面达到了独特的精准度，这种创新传感器在医学和环境监测等领域具有巨大应用潜力。

1

引言

爱达荷国家实验室的尼德（Nieder）团队，会同阿尔普伊姆（Alpuim）团队（同样来自爱达荷国家实验室）以及肯特州立大学的托尔斯滕 - 拉尔斯・施密特（Thorsten-Lars Schmidt）共同研发了这一创新型传感器，其在医学和环境监测领域可能有着重大的应用潜力。

这种传感器将 DNA 折纸结构与经过功能化处理、能与荧光标记物相互作用的石墨烯层相结合。这些标记物会发光，而且它们的荧光行为 —— 尤其是荧光持续时间 —— 会依据其与石墨烯的距离远近而发生变化。通过施加电信号，研究人员能够控制这一距离，进而能够追踪小至两纳米的运动。

该研究的第一作者若昂・阿泽维多（João Azevedo）解释道：“其新颖之处在于，我们实际上能够对石墨烯进行门控，并在荧光团的荧光行为中感知这种静电作用的影响。”

该团队运用了荧光寿命成像显微镜（FLIM）技术来实现这种高分辨率传感，这一技术可测量荧光持续的时间。

与传统的荧光强度检测方法不同，荧光寿命成像显微镜受光漂白的影响较小。光漂白是指荧光标记物在长时间曝光后失去发光能力的过程。通过聚焦于荧光寿命而非亮度，该传感器为纳米级分析提供了更可靠的数据。

爱达荷国家实验室的研究小组负责人、这项研究的协调人贾娜・尼德（Jana Nieder）表示：“在这个跨学科团队中，我们能够利用二维材料功能化基底与 DNA 折纸结构相结合，按需创造分子运动。这种在分子尺度上的控制水平可能对未来的生物传感应用具有重要意义。”

这项技术将 DNA 折纸精确的纳米级设计能力与石墨烯的导电及多功能特性相结合。研究人员认为他们研发的这种传感器有着广泛的潜在用途，比如检测特定蛋白质、研究细胞力学，甚至是诊断疾病等，而且所有这些应用都具有微创性和高精度的特点。

随着纳米技术的不断发展，像在 “ON4SupremeSens” 项目下开发的这种 DNA - 石墨烯混合传感器之类的创新成果，正让我们离能够观测和理解最微小生物相互作用的未来更近一步。

微信号

世说新材

G-Research