湖南大学化学化工学院谭蔚泓

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湖南大学谭蔚泓院士主持的“新型冠状病毒（2019-nCoV）核酸现场快速检测设备及试剂”获得科技部优先立项资助，同时相关检测产品由国务院应对新型冠状病毒感染的肺炎疫情联防联控机制（科研攻关组）办公室，向国家药监局推荐进入应急审批通道。
该项目系湖南大学针对新冠肺炎前期诊断困难所设立的应急科技攻关项目。旨在通过快速检测技术，帮助医护人员和民众在家庭、社区对感染病疑似患者实现快速筛查。经谭蔚泓院士、蒋健晖教授、杨朝勇教授等来自湖南大学、杭州优思达生物技术有限公司、湖南融健基因生物科技有限公司、上海交通大学、中国科学院肿瘤与基础医学研究所和厦门大学等单位科研团队的艰苦攻关，发明了一种现场快速分子诊断新技术。
今年2月8日，为进一步加强新冠病毒检测产品研发对疫情防控的科技支撑，国家科技部会同药监局发布相关指南，向社会公开招标。共有300余家企业进行项目申请，经综合评审遴选出9个项目优先立项，其相关检测产品推荐进入国家药监局应急审批通道。其中，核酸检测领域仅2项，湖南大学该项目为其中之一。
目前，该项目相关产品已完成核酸快提和恒温逆转录扩增等系列技术攻关。正与多家定点医院合作进行临床试验，并已完成100多例临床样本测试，阳性样本检出率约为90%，其它检测指标达到金标准水平。检测试剂盒的优化和定型可望近日完成。
更令人关注的是，该技术不仅可检测新冠肺炎病毒，且具有可拓展性。只要掌握病毒或传染病的相关基因信息，利用不同的探针设计，可实现各种传染病和致病微生物的快速现场检测。

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2020年6月8日，湖南大学/中国科学院肿瘤与基础医学研究所所谭蔚泓院士访问化学所并作题为“健康中国时代的分子科学”的纳米科学前沿论坛报告。
　　谭蔚泓，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，湖南大学化学化工学院、生物学院教授，中国科学院肿瘤与基础医学研究所所长，中国科学院大学附属肿瘤医院院长，上海交通大学分子医学研究院院长，兼任化学生物传感与计量学国家重点实验室（湖南大学）主任，中国化学会副理事长，湖南省院士咨询与交流促进会会长，教育部科技委员会委员，国家自然科学基金委化学部专家咨询委员会委员。曾任美国佛罗里达大学杰出教授和冠名主任教授20多年。谭院士长期从事生物分析化学、化学生物学和分子医学领域的研究并作出杰出贡献。已在Science、PNAS和Nature系列期刊发表论文700余篇，H-index 138。2014-2019连续六年入选全球高被引研究人员名单。曾获2011年教育部自然科学一等奖、2012年美国化学会Florida奖、2013年湖南省自然科学一等奖、2014年国家自然科学二等奖、2016年湖南省光召科技奖、2018年何梁何利基金科学与技术进步奖、2018年美国化学会“光谱化学分析奖”、2019年美国PITTCON分析化学成就奖等多项奖励。
　　报告中，谭蔚泓院士指出分子医学是实现健康中国目标的重要途径，在分子水平上了解疾病发生发展的过程和机理，有助于早期和准确诊断疾病，在分子水平上治疗，有助于疾病的精准治疗和指导康复。报告结束后，谭院士与参会师生进行了热烈互动，取得了良好的反响。

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活体深层肿瘤成像与治疗是肿瘤临床诊疗的重点和难点。光声成像（PAI）结合了光学成像高对比度和超声成像高空间分辨率的优点，无损伤无辐射可提供高特异性的组织影像，特别是近红外二区（NIR-II）PAI，穿透力强成像信噪比高，可对活体深层肿瘤进行高分辨率成像，是PAI乃至医学影像发展的趋势。如何构建在NIR-II有强吸收且分散性及生物安全性优良的光热试剂是制约该领域发展的瓶颈。有机共轭聚合物对近红外光有强吸收，且光热性能稳定，生物相容性高，但现有的聚合物制备复杂且溶解性差，活体应用前还需繁琐的提纯和修饰。
       细胞内界面限域的酶控制了一系列复杂高效的化学反应，而在体外引入尺寸多变且易于修饰的囊泡，可促进和指导酶促反应。与注重反应设计的有机化学不同，酶促反应属于自由基耦合反应，反应过程往往更为精巧复杂。利用囊泡界面的模板功能，辅助非特异性氧化还原酶（如辣根过氧化物酶（HRP）和漆酶）催化氧化非天然底物，可为有机合成和纳米材料的制备提供一种绿色温和高效的替代方案。

       聚苯胺是首个被报道有光热性能的有机共轭聚合物，然而至今却尚未有关于聚苯胺在NIR-II光热性能或PAI的研究。上海交通大学医学院谭蔚泓院士和李娟教授课题组通过囊泡表面限域的酶促聚合反应，有效控制苯胺单体自由基的非酶耦合，得到包裹在囊泡外的线性导电聚苯胺。在此反应中，阴离子囊泡不仅可以加速反应速率（预先吸附阳离子单体（苯胺）和酶（HRP），使酶促反应更高效地在囊泡表面进行），还可指导反应路径（促进单体自由基的线性首尾耦合，抑制枝化耦合）；聚合反应结束后，囊泡与聚苯胺通过静电吸附和氢键紧密结合，同时作为掺杂酸使聚苯胺稳定地分散在水溶液中，有利于其后续加工与应用。相比之下，不含囊泡时，苯胺自由基的杂乱耦合会产生枝化低聚产物的棕色沉淀。因此，囊泡提供的微环境（富含磺酸基的分散性软界面）不仅加速和指导了酶促反应进程，还改变了聚合产物的结构与状态。
       该反应操作简单，反应过程温和高效，所得聚苯胺在NIR-II有强吸收、分散性优良、光热性能稳定、安全性高于苯胺低聚物（Langmuir 2018, 34, 9153-9166），用细胞培养基稀释后可直接进行活体静脉注射，实现活体深层肿瘤的成像与治疗。同时，聚苯胺的掺杂特性赋予其pH响应的光热性能，使其在肿瘤酸性微环境下产生较好的成像和治疗效果，对正常组织几乎没有伪信号和误伤。最后，肿瘤处的升温提高了囊泡膜流动性，有利于其内部药物释放，实现精准的协同治疗。
       囊泡作为常见的隔室模型和递药载体，其指导化学反应的研究还相对较少。该工作首次报道了利用囊泡界面限域的酶促反应制备医用纳米材料，为界面限域酶促反应的应用和医用功能材料的制备提供了新思路。同时，囊泡介导的化学反应反过来也会引发囊泡的增长分裂甚至运动，这值得今后更多的基础研究。该工作发表在Small上（DOI:10.1002/smll.202001177），第一作者为上海交通大学医学院博士后张亚，感谢苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）Peter Walde教授的讨论与帮助。

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美国佛罗里达大学的科学家们联手开发了一种合成三维功能核酸纳米材料的新方法。他们利用聚合诱导自组装技术 （Polymerization Induced Self-Assembly）成功将功能核酸分子组装在聚合物纳米颗粒的界面。相比于未经修饰的功能核酸分子，这种新型的功能核酸超分子纳米材料展现出优秀的稳定性以及细胞膜穿透性 ，为功能核酸在未来的实际应用提供了一条新颖而可行的途径。通讯作者为中科院院士，湖南大学化学系教授谭蔚泓院士。该文近期发表在Wiley旗下著名化学生物领域期刊ChemBioChem。

这项研究巧妙地将现代可控聚合技术应用在功能核酸的结构设计上，制备出一系列结构稳定，性能优异的功能核酸超分子纳米材料，为此类生物材料在未来的实际应用提供了一条全新的思路。

参考文献：
Lu Yang et al. “Enhancing nucleolytic resistance and bioactivity of functional nucleic acids by diverse nanostructures via in situ polymerization-induced self-assembly”, ChemBioChem, 2020, doi:10.1002/cbic.202000712.
本文链接：
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cbic.202000712