近日，英国皇家化学会旗下综述刊物《Chemical Society Reviews》在线发表了南京大学化学化工学院朱俊杰教授研究团队撰写的综述论文，题目为“Bioapplications of DNA nanotechnology at the solid-liquid interface”（DOI: 10.1039/C8CS00402A）。

近年来，DNA纳米技术的研究受到越来越多的关注。其研究分支从最初的结构DNA纳米技术，发展到动态DNA纳米技术和功能化DNA纳米技术，其应用范围也从溶液扩展到固液界面，过去相关领域综述聚焦于溶液中反应及应用，对于界面上DNA纳米技术几乎没有涉及。朱俊杰教授研究团队在DNA纳米技术的界面应用研究方面已经取得了一些列成果，文章在德国《应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 6798-6802;），英国《化学科学》（Chem. Sci., 2017, 8, 174-180）,美国《ACS纳米》（ACS Nano, 2016, 10, 3637-3647）和美国《分析化学》（Anal. Chem., 2015, 87, 3019-3026; 2017, 89, 1002-1008; ）等期刊上发表。建立在课题组研究工作基础上，该综述论文系统地评述了DNA纳米技术在固液界面的生物应用。着重介绍了结构DNA纳米技术对于界面性质的调节及在生物传感中的应用、动态DNA纳米技术在信号放大及界面DNA纳米机器构建方面的理论和应用进展、功能化DNA纳米技术在细胞膜表面蛋白和细胞行为调节方面的最新进展。

文章首先从结构DNA纳米技术、动态DNA纳米技术和功能化DNA纳米技术3个方面对DNA纳米技术的最新进展进行了简单的总结；随后详细地评述了DNA纳米技术在电极、玻璃片、微流控芯片以及纳米孔等平坦界面上发挥的重要作用，总结了其生物传感和生物医学应用；接着，重点介绍了DNA纳米技术在纳米粒子界面上的应用。结合纳米粒子优异的物理化学性质和DNA的可编程性质，探讨了传统的以及激活型DNA机器的构建以及在体内体外的相关应用；随后，介绍了以DNA origami和细胞膜为代表的软界面上的DNA纳米技术的理论研究以及相关应用；最后，文章对该领域所面临的问题、遇到的挑战以及机遇进行了展望。

该综述论文的第一作者为南京大学2017年毕业的王文静博士（现为华中农业大学副研究员），合作者包括华中农业大学韩鹤友教授，美国伊利诺伊大学香槟分校陆艺教授，青岛大学毕赛教授，南京大学的张剑荣教授等，朱俊杰教授、张剑荣教授和韩鹤友教授为论文的通讯作者，南京大学为论文的第一单位，该工作得到国家自然科学基金等项目的支持。

相关文章链接：https://doi.org/10.1039/C8CS00402A

布朗大学孙守恒，南京大学朱俊杰等团队合作，报道了一种制备高效催化电化学CO2还原 (CO2RR)复合催化剂的新方法。该复合催化剂是通过4,4 '‐双吡啶(bipy)将金纳米颗粒固定在铜纳米线上制成的。Au‐bipy‐Cu在0.1 M KHCO3中催化CO2RR生成C‐产物，总法拉第效率(FE)在-0.9 V时达到90.6%，其中CH3CHO(25% FE)是主要液体产物(HCOO−、CH3CHO和CH3COO−)(75%)。Au‐bipy‐Cu催化剂CO2RR催化性能增强是因为Au (CO2 to CO)和Cu (CO 至 C‐产物)的 协同作用，且bipy促进了协同作用。Au‐bipy‐Cu是一种新型催化剂体系，可有效地将CO2RR转化为C‐产品。

Jiaju Fu, Wenlei Zhu, Jun-Jie Zhu*,Shouheng Sun*, et al. Bipyridine‐assisted assembly of Aunanoparticles on Cu nanowires to enhance electrochemical reduction of CO2. Angew. Chem. Int.Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201905318

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201905318

5月31日上午，南京大学朱俊杰教授应生命科学学院邀请在青岛大学国际学术交流中心求实厅作了题为《基于纳米材料的生物燃料电池研究》的学术报告。本次报告是生命科学学院“活力生命”论坛第8讲。生命科学学院及其他学院相关专业师生40余人参加了报告会，副院长许元红教授主持了报告会。


报告伊始，朱俊杰教授简单普及了生物燃料电池的基本概况，并详细介绍了微生物燃料电池（MFC）的原理、优点及能大幅度提高性能的方法，突破了外加电源对传统生物传感器的限制。此外，朱俊杰教授结合当前能源匮乏和环境污染问题的加剧，绿色清洁的生物燃料电池格外受到大众的关注，亦成为能源领域的研究热点，重点重阐述了极具创新性的可用于同时测定多种microRNAs的自供能传感体系的作用机制，可对凋亡细胞靶向检测，有望成为临床检测的有力工具。最后，朱俊杰教授与参会师生就相关问题互动交流，现场学术氛围浓厚，交流效果良好。


朱俊杰，南京大学教授 (特聘教授)，博士生导师，研究生院副院长，英国皇家化学会会士，国家杰出青年科学基金获得者。目前主要从事纳米生物分析化学的研究工作，工作涉及生物纳米电化学、纳米与生物成像、纳米材料的生物应用等。近年来，朱俊杰教授在基于纳米探针的光学显微成像技术开发、面向肿瘤的纳米诊疗系统的构建以及新型生物燃料电池研究等方面取得了一系列创新性成果。相关研究成果在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.等期刊上发表。迄今为止，朱俊杰教授共发表SCI论文500多篇，论文被SCI刊物他引18000多次，H-index为81, 连续五年入选爱思唯尔（2014~2018）中国高被引学者榜单及2018年Web of Science交叉学科全球高被引学者榜单。现在或曾承担了国家自然科学基金委和科技部多项课题 。2018年获江苏科技进步一等奖；2010年获教育部自然科学一等奖 ；2015年中国分析测试协会科学技术一等奖。编写专著Quantum Dots for DNA Biosensing (Springer ISSN 2191-540, 2013)和《纳米分析化学》（科学出版社，2014）。作为主编了专著《Fabrication and Bio-application of Functionalized Nanomaterials》(2009, Research Signpost) 及《Nanocarbons for Electroanalysis》(2017, Wiley)。兼任《Recent Patents on Materials Science》杂志主编，《Analyst》，《Current Smart materials》和《分析科学学报》杂志副主编及 《Ultrasonic Sonochemistry》等多个国内外杂志的编委。

朱俊杰Chem. Mater.：增强多支化金纳米颗粒的近红外区吸收用于光热治疗癌症

多支化金纳米颗粒(M-AuNPs)可以作为近红外(NIR)光热治疗(PTT)的材料，但其主要缺点是容易散射近红外光，导致其吸收显著降低。Hu等人在理论模拟和实验的基础上，通过筛选结构参数来增强材料的吸收。实验通过有限差分时域模拟预测了具有最高光热转换效率(η)的M-AuNPs的尺寸、尖端数和尖端高度。并且利用种子介导生长法合成了预测的M-AuNPs，其所得的光学性能与模拟结果吻合较好。实验进一步将M-AuNPs作为光热试剂用于体外杀伤MCF-7细胞和治疗裸鼠肿瘤。结果发现几乎所有的癌细胞在和M-AuNPs共孵育后经过光照都死亡了，而裸鼠肿瘤在PTT后20天的观察期内也得到了有效的治疗，并且没有复发。

Hu Y J, Liu X Y, et al. Enhancing the PlasmonResonance Absorption of Multibranched Gold Nanoparticles in the Near-InfraredRegion for Photothermal Cancer Therapy: Theoretical Predictions andExperimental Verification[J]. Chemistry of Materials, 2018.

DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b04299

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.8b04299

2018国家自然科学基金重点项目-基于DNA纳米技术的生物活性分子原位监测与肿瘤精准诊疗
批准号        21834004        学科分类        ( B040402 )
负责人        朱俊杰        职称                单位名称        南京大学
资助金额        315万元        项目类别        重点项目        起止年月        2019年01月01日 至 2023年12月31日

报告题目：基于成像技术与电化学的生物分析
报告人：朱俊杰教授
报告时间：2018年7月8日（星期日）上午10：00
报告地点：武汉大学化西210


报告人简介：朱俊杰：南京大学教授 (特聘教授)，博士生导师，研究生院副院长，英国皇家化学会会士，国家杰出青年科学基金获得者。目前主要从事纳米生物分析化学的研究工作，工作涉及生物纳米电化学、纳米与生物成像、纳米材料的生物应用等。近年来，朱俊杰教授在基于纳米探针的光学显微成像技术开发、面向肿瘤的纳米诊疗系统的构建以及基于纳米材料的新型生物燃料电池研究等方面取得了一系列创新性成果。构筑了对超氧自由基具有等离子体共振散射光谱响应的单颗粒纳米探针，在单细胞水平上对细胞自噬过程进行实时原位监控。开发了配备有双色激光薄层光片作为入射光源的时空分辨暗场显微成像系统，在毫秒级尺度下实现对多个纳米颗粒表面等离子共振散射波长的瞬态分析，并将其用于细胞内光热探针的时空分辨分析。设计了一系列靶向纳米载体的药物递送系统，提出了对细胞内miRNA专一响应的“DNA纳米门”药物释放机制，对肿瘤细胞实施了光热、基因和药物协同治疗。相关研究成果在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.等期刊上发表。迄今为止，朱俊杰教授共发表SCI论文500多篇，论文被SCI刊物他引18000多次，H-index为81, 他连续四年入选爱思唯尔（2014~2017）中国高被引学者榜单。现在或曾承担了国家自然科学基金委重大国际合作项目、重点项目和重大科研仪器研制项目，国家重大研究计划纳米科技专项课题，科技部国际合作项目，欧盟第六框架课题等。2010年获教育部自然科学一等奖；2008年获江苏科技进步二等奖；2003年获中国化学会分析化学《梁树权基础研究奖》；2015年中国分析测试协会科学技术一等奖。编写专著Quantum Dots for DNA Biosensing (Springer ISSN 2191-540,  2013)和《纳米分析化学》（科学出版社，2014）。作为主编参与编写专著《Fabrication and Bio-application of Functionalized Nanomaterials》(2009, Research Signpost) 及《Nanocarbons for Electroanalysis》(2017, Wiley)。现兼任《Recent Patents on Materials Science》杂志主编，《Current Smart materials》和《分析科学学报》副主编及 《Ultrasonic Sonochemistry》等多个国内外杂志的编委。

壳聚糖膜修饰电极上单细胞的直接ECL成像

电致化学发光（ECL）显微成像能够同时提供电化学和光学图像两种信号，兼具高通量和高时空分辨率的特点，成为近年来备受关注的成像技术。ECL显微成像在微阵列检测、单颗粒分析以及ECL机理研究等方面具有独特的优势，并得到多次报道。然而，该技术在单细胞水平的研究报道却非常有限。近日，南京大学的朱俊杰教授和安徽大学的金葆康教授合作，将贴壁细胞培养在壳聚糖膜修饰电极上，借助壳聚糖膜的通透性，实现了单细胞分泌H2O2的ECL成像检测。

在常规ECL检测细胞的方法中，由于细胞在电极上存在严重的空间位阻效应，细胞阻碍了电子传递和物质扩散，从而造成检测信号的衰减。在细胞的ECL成像时，细胞覆盖区域呈现出黑暗影像（相对于背景光），细胞相对较弱的ECL信号限制了ECL成像在单细胞水平的应用。为了解决这一问题，他们巧妙利用壳聚糖膜抬升细胞，增加细胞与电极之间的距离，从而克服了细胞在电极上的空间位阻。一方面，壳聚糖膜具有很好的生物相容性，HeLa和MCF-7细胞可以在壳聚糖膜上贴壁生长；另一方面，壳聚糖是典型的通透性聚合物，本体溶液中的发光剂L012可以绕开细胞扩散进入壳聚糖膜，到达电极表面时发生电化学反应。在fMLP的刺激下，细胞呼吸爆发，产生大量的H2O2。细胞原位产生的H2O2是L012的共反应剂，当H2O2进入壳聚糖膜后，与L012发生ECL反应，在细胞区域呈现出明亮的ECL影像。为了进一步提高ECL响应，他们在FTO电极上均匀修饰了纳米TiO2，制备了FTO/TiO2/CS电极，并建立了H2O2的ECL成像分析方法。最终，在单细胞水平上，他们将该ECL成像技术应用到药物DPI对细胞分泌H2O2作用效果的研究。

该工作具有较强的启发性，表明通透性材料在细胞ECL成像中具有较好的应用前景。该方法的提出也为相关领域的研究者在细胞ECL成像研究方面提供了思路。文章的第一作者为2015级安徽大学的博士生刘根，研究成果发表于Analytical Chemistry 上。

该论文作者为：Gen Liu, Cheng Ma, Bao-Kang Jin, Zixuan Chen and Jun-Jie Zhu

Direct Electrochemiluminescence Imaging of a Single Cell on a Chitosan Film Modified Electrode

Anal. Chem., 2018, 90, 4801, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b00194