在生物技術與材料科學的交叉領域,一種名為“金屬核酸框架”的新型納米材料正引發科研界的廣泛關注。這種創新材料融合了DNA分子的精確可編程性與金屬納米材料的多功能性,為藥物遞送、生物傳感乃至納米機器人等應用領域帶來了無限可能。“如果把DNA看作樂高積木,金屬就是‘功能件’。通過精準設計DNA的堿基序列,使其與金屬(如金屬納米簇)自組裝形成結構穩定且功能可調的復合納米材料。這種獨特的“金屬核酸框架”不僅具備核酸的分子識別能力,還兼具金屬納米材料的優異催化活性、導電性和光學特性,就像給生物分子裝上多功能工具箱。”歐陽湘元向她的學生介紹道。
歐陽湘元團隊率先提出了“金屬核酸框架”的概念,并開創性地建立了生物傳感材料有序組裝與信號程序化調控的新范式。這一研究突破了傳統生物傳感材料所面臨的分子識別效率低和信號可控性差的瓶頸。他們基于該研究成果設計的金屬核酸框架生物傳感體系實現了一系列生物標志物的高靈敏檢測,為早期診斷技術的進步奠定了基礎。
歐陽湘元深耕框架核酸領域十余年,是該方向頗具影響力的青年學者。她于2015年在中國科學院上海應用物理研究所獲無機化學博士學位,師從樊春海院士。隨后,她赴丹麥奧胡斯大學從事博士后研究,進一步拓寬了學術視野。回國后,她加入西北大學化學與材料科學學院,專注于DNA納米技術的創新研究。她帶領學生在金屬核酸框架的精準組裝、功能調控及其在生物傳感中的應用等方面取得了一系列重要成果。截至目前,她已在Nature Materials、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition等國際頂級期刊發表SCI論文34篇,其中以第一/通訊作者發表24篇,申請中國發明專利5項,國際專利1項,并成功實現科技成果轉化2項。
歐陽湘元的科研工作得到了國家和地方的充分肯定。她先后主持了國家自然科學基金優秀青年科學基金項目、國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金青年項目、陜西省自然科學基礎研究計劃重點項目、陜西省科學技術廳青年人才項目、陜西省教育廳專項科研計劃項目,并入選陜西省高校科協青年人才托舉計劃、2023年陜西高校優秀青年人才支持計劃、2024年西安市杰出青年科技人才。獲西北大學“仲英青年學者”稱號、西北大學優秀教師、西北大學人才獎。除了科研工作,歐陽湘元還積極參與學術交流和社會服務。她擔任《中國測試》、《Journal of Analysis and Testing》期刊青年編委,為學術期刊的發展貢獻力量。
盡管“金屬核酸框架”展現出巨大的應用潛力,該領域仍面臨諸多關鍵科學挑戰。“我們的研究工作依然面臨著許多挑戰。”團隊負責人歐陽湘元說,“如何規模化制備、降低合成成本,以及深入理解生物體內的代謝機制,是下一步攻關重點。”展望未來發展方向,歐陽湘元表示,團隊將持續聚焦三個創新維度:一是開發新一代智能化生物傳感技術,二是推進臨床轉化應用研究,三是建立標準化評價體系。團隊計劃通過與醫療機構深度合作,將這些創新技術應用于重大疾病的早期診斷和精準治療,最終實現"從實驗室到病床"的技術轉化,為提升人民健康水平貢獻科技力量。

歐陽湘元教授與課題組成員合照
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