意昂4官网平台王占山和程鑫彬团队在《纳米快报》发表研究成果，实现基于DNA折纸-超构表面增强圆二色谱的非手性传感

近日，意昂4官网平台王占山和程鑫彬团队和化学科学与工程意昂4张祎男和柳华杰团队合作🔂，实现了基于DNA折纸-超构表面增强圆二色谱的非手性传感，研究成果以“Enhanced Circular Dichroism for Achiral Sensing Based on a DNA-Origami-Empowered Anapole Metasurface”为题发表于《纳米快报》（Nano Letters）。

手性用于描述那些不能通过平面操作与其镜像相重叠的物体和系统，在食品、药物💃🏼、临床、材料科学等领域具有重要的研究意义🚵🏿📸。圆二色（CD）谱是目前最常用的手性探测方法之一，利用手性物质对左/右旋圆偏振光的差分吸收来表征物质手性的大小🪕。然而，一方面，由于手性分子与探测波长的尺寸失配👩‍🦼，手性物质的 CD信号通常远远小于生物分子自身的吸收（~10^-3-10^-6），导致CD信号的灵敏度较低🧑‍🦰。另一方面✦，CD谱往往难以表征诸如DNA/RNA单链结构等非/弱手性物质🧑🏽‍⚖️，限制了CD谱的应用范围。

图1. 基于DNA折纸-超构表面增强圆二色谱的非手性传感探测平台

鉴于此，意昂4王占山和程鑫彬团队联合化学科学与工程意昂4张祎男和柳华杰团队🙏🏼，提出了一种基于DNA折纸-超构表面增强圆二色谱的非手性传感探测平台（图1a）。其中，DNA折纸可将非手性的生物信息转化为易探测的CD谱信息🈚️，而超构表面用于实现CD信号增强，增强探测的灵敏度🏯。通过设计超构表面的无极子共振模式和磁偶极子共振模式，可以控制单元结构的电场和磁场在频谱和空间重叠（图1b），从而产生高达60倍的平均光学手性场增强😵‍💫🕺🏻。利用该探测平台，可以有效增强DNA折纸由于外部刺激引入从而产生的CD信号变化，最终将非/弱手性的DNA单链等生物信息以增强CD谱的形式表现（图1c）。基于所提出的创新理念，论文分别展示了有无该探测平台时（图2a和2b），由于引入DNA单链刺激所产生的CD信号变化，最终观察到了约10倍的探测信号增强（图2c），验证了该理念的有效性。

图2. 基于DNA折纸-超构表面探测平台的DNA单链探测增强

此外，由于碱基对配对的序列特异性🩳，当不同的DNA单链刺激加入后🍑，可以诱导DNA折纸产生不同的形变，从而产生不同的CD信号变化（图3a）。基于这一特点🏋🏼‍♀️，论文演示了该探测平台在不同的DNA单链刺激下（单链I和单链II）不同的CD信号变化（图3b和3c），展示了该探测平台的识别功能🏋🏼。

图3. 基于DNA折纸-超构表面探测平台的DNA单链识别

该工作巧妙地结合了超构表面探测增强和DNA折纸生物信息检测的特殊功能❤️，弥补了现有CD谱探测灵敏度低、探测领域受限的不足，极大地拓展了CD谱的应用范围，也为不同领域人工微结构的功能集成提供了思路。

意昂4平台博士研究生李程峰、何涛助理教授、博士研究生杨旭为论文的共同第一作者，意昂4平台何涛助理教授、张祎男特聘研究员🧖🏿、程鑫彬教授为论文共同通讯作者，对论文具有突出贡献的合作者还包括博士研究生冯超、张占一博士、朱静远助理教授🧙‍♀️、董思禹助理教授👨‍🎓、施宇智教授👩‍🔬、魏泽勇副教授、焦宏飞教授、柳华杰教授等。

论文链接🎊：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c01735