近日，德赢vwin体育平台登录2018级硕士研究生李菲以第一作者身份在美国化学学会杂志《ACS sensors》（中科院一区期刊，影响因子6.944）发表论文“Photoelectrochemical biosensor for DNA formylation detection in genomic DNA of maize seedlings based on black TiO2enhanced photoactivity of MoS2/WS2 heterojunction”，指导教师殷焕顺教授为论文通讯作者，我院为第一通讯单位。
图1. （A）基于B-TiO2/WS2/MoS2三元异质结的DNA甲酰化光电化学传感器的构建；（B）Cd2+对对玉米幼苗根、茎、叶基因组DNA中5fC 含量影响 (ACS Sensors2020, 5, 1092-1101)。
近年来，各种表观遗传修饰分子因其在DNA复制、转录、细胞分化、疾病发生等生物过程中具有重要作用而引起广泛关注。其中，5-甲酰基胞嘧啶（5-formylcytosine, 5fC）作为一种重要DNA去甲基化分子，在基因调控过程中发挥着独特的作用。由于5fC在基因组DNA中含量很低，以及其结构与5-甲基胞嘧啶（5mC）和5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）相似，因此开发具有简便、低耗、响应快的检测方法，实现对5fC的高灵敏性和高特异性检测，具有重要意义。
该研究以二维金属硫化物MoS2/WS2异质结作为光活性材料，利用4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑（AHMT）作为醛基捕获试剂，通过5fC上的醛基与AHMT上氨基的共价反应，实现对5fC的特异识别与捕获。最后利用5fC核苷酸分子中磷酸根与黑色TiO2的共价结合作用，将黑色TiO2修饰于电极表面，实现B-TiO2/WS2/MoS2三元异质结的形成，加速了界面电子的转移，有效的提高了传感器的光电信号，使得该方法具有较宽的检测范围（0.01 – 200 nM）和较低的检测限（2.7 pM）。此外，由于该方法是基于5fC上醛基的共价反应识别5fC，有效的克服了5mC和5hmC对5fC检测的干扰，体现出较强的检测特异性。将该传感器进一步应用于环境污染物Cd2+对农作物组织基因组DNA中5fC含量的影响研究，结果表明，Cd2+对玉米幼苗根、茎、叶基因组DNA中5fC的表达具有抑制作用。由于近年来污染物的多农作物的生态毒理效应日益受到关注，该研究在尝试为生态毒理效应评价提供可供选择的基因水平的标志物外，还探讨了光电化学技术作为一种新的污染物生态毒理效应评价手段的可行性。
李菲同学还构建了基于P-g-C3N4、CN-WS2等光活性材料的光电化学生物传感器，利用5fC上醛基的共价识别，结合纳米材料信号扩增技术和纳米酶催化信号扩增技术，分别实现对DNA链上5fC和5fC核苷酸的灵敏性检测。相关论文发表于Biosensors andBioelectronics（中科院一区期刊，影响因子9.518）和Journal of Colloid and Interface Science （中科院二区期刊，影响因子6.361）等SCI期刊上。
图2. 基于MnO2纳米材料(A)和纳米酶催化沉淀(B)的DNA甲酰化光电化学传感器的构建 (Journal of Colloid and Interface Science2020, 561, 348-357、Biosensors and Bioelectronics 2020, 151, 11973)。
上述研究得到了国家自然科学基金（21775090、41807484、41977345）、山东省重点研发公益项目（2019GSF107023）、山东省高等学校“青创科技计划”项目（2019KJC019）、山东省自然科学基金（ZR2018MB028）的资助。
作者简介：
李菲
德赢vwin体育平台登录2018级分析化学专业研究生。2014.09-2018.06就读于德赢vwin体育平台登录材料化学专业，获理学学士学位。研究领域为基于纳米材料的光电化学生物传感器的构建及在DNA甲酰化检测中的应用研究。在校期间连续获得优秀学业奖学金一等奖。目前，以第一作者发表SCI论文3篇，申请国家发明专利1项。
殷焕顺
博士，教授，博士生导师。主要从事基于纳米材料的电化学生物传感器的构建及在表观遗传修饰分子检测中的应用研究；基于光活性纳米复合材料的环境污染物光催化降解研究；基于碳基纳米材料的土壤污染修复。自2009年至今，以德赢vwin官方入口为第一单位，第一作者或者通讯作者在Analytical Chemistry、ACS Sensors、Chemical Communications、Biosensors and Bioelectronics等SCI期刊发表论文110余篇。SCI他引次数为4187次（引用次数查询自web of science网站），h指数为39。ESI高被引论文3篇。授权专利6项。主持国家自然科学基金3项、国家博士后基金2项、省级基金项目4项。获山东省自然科学奖三等奖1项（第二位）、山东省高等学校科学技术奖二等奖3项（均为第一位）。指导硕士毕业论文获得山东省优秀硕士毕业论文3篇。
附相关链接：
ACS Sensors2020, 5, 1092-1101全文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.0c00036
Biosensors and Bioelectronics 2020, 151, 11973全文链接：/index.html
Journal of Colloid and Interface Science2020, 561, 348-357全文链接：
http://202.194.143.28:80/rwt/SD/https/MSYXTLUQPJUB/10.1016/j.jcis.2019.10.117
