科研喜讯 | 医学院BME本科生在国际核心期刊《Journal of Materials Chemistry B》发表研究论文

近日，香港中文大学（深圳）医学院生物医学工程专业(BME)本科生在生物材料领域SCI Q1期刊《Journal of Materials Chemistry B》上，发表了关于液态金属纳米颗粒表面同时修饰氨基和羧基及其在生物传感应用的研究成果，研究论文题目为 “Simultaneous binding of carboxyl and amino groups to liquid metal surface for biosensing”。论文的四位作者分别是香港中文大学（深圳）医学院生物医学工程专业2021级本科生张之恒、陈宏宸、刁维泽和周创新，均来自医学院刘国珍教授的集成器件和智能诊断（ID²）课题组。该论文的通讯作者是香港中文大学（深圳）医学院刘国珍教授。

*《Journal of Materials Chemistry B》是由皇家化学会出版的一本权威学术期刊，专注于材料化学领域，汇报具有新型功能材料的最新进展，主要涵盖了生物医学材料、仿生材料、生物成像材料、药物传输和释放系统等方面的研究。

·研究背景·

液态金属共晶镓铟（EGaIn）纳米材料在电子器件、柔性电子、传感器和生物医学领域中都展现出了卓越的性能，但EGaIn表面容易形成氧化膜一直困扰着它的这些应用。课题组前期发现可以修饰氨基苯甲酸（PABA）到EGaIn，表面形成EGaIn-PABA，表现出优异的导电性和生物相容性，可以减缓EGaIn表面的氧化速度。但没有从分子层面具体研究EGaIn-PABA表面的结构，PABA上的羧基和氨基如何在EGaIn表面结合也不清楚。本研究旨在定量分析氨基与羧基在EGaIn表面结合的比例，并将EGaIn-PABA纳米材料用于生物传感，实现对炎症疾病的早期诊断与监测。

·研究方法·

本研究首次提出了一种基于阿拉玛蓝（Alamar blue）染料与EGaIn–PABA上氨基发生还原反应产生荧光信号来量化EGaIn表面羧基和氨基基团概率的方法。羧基不会与阿拉玛蓝发生反应，而氨基和EGaIn则能与阿拉玛蓝染料相互作用，产生荧光信号。基于这一特性，阿拉玛蓝染料可以用来探究附着在EGaIn纳米粒子表面的PABA中氨基和羧基的比例。同时也利用电化学的方法，将金纳米颗粒（AuNPs）修饰到EGaIn–PABA表面，然后进一步修饰IL-6适配体，用于定量检测炎症因子IL-6。

·研究结论·

基于荧光信号的变化，该研究发现羧基与氨基能同时共存于EGaIn纳米颗粒表面，它们在EGaIn表面的结合比例约为7:3，也就是羧基和氨基基团均可与 EGaIn 结合，但 PABA 中更多的羧基基团与 EGaIn 结合，TEM结果也进一步证实了该发现。

EGaIn-PABA纳米颗粒表面有羧基和氨基两种官能团，这为进一步修饰纳米材料或生物分子提供了可能。为了验证，该研究在EGaIn-PABA纳米颗粒表面逐步修饰金纳米颗粒（AuNPs）和对IL-6有亲和力的核酸适配体，形成高特异、高灵敏及高稳定的EGaIn–PABA–AuNPs-Apt传感界面，用于检测IL-6，灵敏度达到110.4 pA/pg/mL；检测限（LOD）约为0.6 pg/mL，线性检测范围为1–500 pg/mL，相关系数为0.9979。这些结果表明，EGaIn-PABA纳米颗粒在生物医学应用中具有良好的发展潜力。

·结论与展望·

该研究成功证明了通过对EGaIn-PABA表面的修饰，可以实现羧基和氨基双官能团在EGaIn表面的共存，从而提高液态金属在生物医学工程领域的应用潜力。EGaIn-PABA纳米颗粒良好的电化学特性，将为临床检测和疾病诊断提供更为精确和可靠的解决方案。在接下来的研究中，课题组将进一步优化此纳米材料的表面修饰技术，拓展其在更多生物标志物检测中的应用。

生物医学工程专业介绍

生物医学工程（Biomedical Engineering, BME）是一门综合了生物学、医学、工程学等多个学科的交叉学科。它旨在通过应用工程学原理和技术，探索和解决生物学和医学领域的问题。生物医学工程师利用工程技术和生物学知识，开发出各种生物医学设备和系统，用于疾病的诊断、监测、治疗和预防。在“十四五”规划的引领下，国家正在大力倡导培养优秀的交叉学科人才，运用生物医学技术解决临床医学问题。

港中大（深圳）BME专业隶属于医学院，和理工学院紧密合作。建设有本硕博完整的人才培养体系，具有世界一流水准的教学与科研体系，从人才培养、基础研究和科研成果转化等方面优化资源配置，提升生物医学工程学科整体教育和研究水平。通过生物医学工程专业基础知识的学习，激发学生从事科学研究的能力，培养在医学、生命健康和工程领域具有跨学科专业知识，具有国际视野的创新型复合型领袖人才。