近日，西北農林科技大學王建龍教授團隊在《Advanced Materials》上發表了題為“Antibody‐level Bacteria Grabbing by “Mechanic Invasion” of Bioinspired Hedgehog Artificial Mesoporous Nanostructure for Hierarchical Dynamic Identification and Light‐Response Sterilization”的研究論文。2021級博士研究生劉思杰為第一作者，王建龍教授、中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所金茂俊研究員為論文共同通訊作者。

致病菌以其強致病性和多樣化傳播方式，對公共衛生健康、食品質量安全乃至人居生態環境產生多維度威脅，已逐步表現出跨領域的復合型生物安全風險。在此背景下，探索致病菌與納米微觀結構之間的相互作用關系，促進高靈敏檢測和高效控制，已成為國際科研界的前沿熱點。

針對這一重大需求，王建龍教授團隊揭示了機械入侵觸發的、從粗糙表面接觸到穿刺固定的分級動態識別機制，成功研發了一種具備抗體級細菌捕獲能力的尖刺介孔結構。團隊創新性地運用分子動力學模擬，從小尺寸微觀結構與磷脂雙分子層的接觸作用出發，深入剖析了納米地形設計如何突破小尺寸納米材料難以高效捕獲細菌的奧秘。理論模擬結果表明，病毒狀尖刺拓撲結構成功增強了機械侵入性（6.56×10^3 KJ mol?1），從而克服了小尺寸納米材料缺乏微尺度空腔和足夠接觸面積以捕獲細菌的限制，實現了單克隆抗體級別的細菌捕獲。

此外，團隊從致病菌檢測與控制的實際需求出發，解析并驗證了病毒狀尖刺拓撲結構由等離子體熱點驅動的高效光熱轉化，結合抗體級別的細菌捕獲能力，實現了50倍的免疫層析檢測靈敏度增強和高于99.99%的光熱殺菌，突顯了納米地形設計的實際應用潛力。

研究成果得到國家重點研發計劃政府間國際創新合作專項（No. 2023YFE0103300）和陜西省科技創新團隊（2023-CX-TD-55）項目的資助。

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https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416906

來源：西北農林科技大學