大腸杆菌和金黃色葡萄球菌在自然界中無處不在，由這兩(liang) 種細菌引起的感染，已經成為(wei) 世界性的衛生難題。大腸杆菌能夠輕易地讓人體(ti) 出現腹瀉、嘔吐、發熱等一係列食物中毒的症狀。

 近日，中科院蘇州醫工所董文飛團隊改良了一種磁介孔納米粒子，應用到抑菌材料上，就能讓革蘭(lan) 氏陰性大腸杆菌和革蘭(lan) 氏陽性金黃色葡萄球菌“無處遁形”。

 納米粒子“顯神通”

 在健康醫療、化妝品和食品領域，消費者越來越關(guan) 注細菌感染和細菌汙染問題。雖然檢測手段不斷發展，消毒技術也得到長足進步，但病原性細菌的精確測量和有效清除仍麵臨(lin) 巨大挑戰。

 蘇州醫工所戰略規劃處處長、檢驗室常務副主任董文飛對《中國科學報》記者說：“目前科學界都在通過改善多功能平台，尋求獲得較高細菌捕獲效率的方法，同時進行細菌檢測和清除。”

 據董文飛介紹，傳(chuan) 統的磁介孔二氧化矽納米粒子是核殼結構，納米粒子磁性差，比表麵積小，載藥能力弱，在實際應用方麵受到了嚴(yan) 重製約。 2011年，董文飛通過一鍋法合成出了 Janus型磁介孔二氧化矽納米粒子。

 團隊成員常智敏解釋道：“一鍋法就是一步反應，將反應原料一起投入到反應容器中，一步得到產(chan) 物。這種合成方法操作簡單、反應時間短，且以純水作為(wei) 反應溶劑，更加安全環保，為(wei) 工業(ye) 化生成提供了便利。”

 而團隊最新改良的磁介孔納米粒子(Janus MSNs)，由具有各向異性的CTAB擔載氨基修飾。常智敏說：“CTAB有殺菌性能，能有效消除革蘭(lan) 氏陰性大腸杆菌和革蘭(lan) 氏陽性金黃色葡萄球菌。同時，納米粒子表麵帶有正電荷，細菌表麵帶有負電荷，通過靜電作用，可以實現大腸杆菌和金黃色葡萄球菌捕獲及分離目的。”

 傳(chuan) 統的裸磁性納米顆粒由於(yu) 殺菌藥物負載容量有限製，細菌捕獲效率低，應用範圍受限。而磁性納米平台具有傑出細菌捕獲、分離和清除性能，這些多功能平台可能會(hui) 極大促進臨(lin) 床診斷、環境檢測和食品安全領域的發展。

“實驗證明，我們(men) 開發的 Janus型磁介孔二氧化矽納米粒子在經菌的結合捕獲分離、抑製方麵有極好的表現。同時，也在癌症的治療、診斷上展現出了極好的潛能。”常智敏表示。

 研發有自主知識產(chan) 權的“科學儀(yi) 器”

 在團隊成員李力的腦海裏，他清晰地記得團隊申報重大科學儀(yi) 器設備開發重點專(zhuan) 項時的場景：“項目屬於(yu) 國家重點研發計劃，在申報階段，董老師帶著我和葛明鋒博士，連續三天寫(xie) 材料寫(xie) 到了淩晨3點，反複斟酌和修改，對腦力和體(ti) 力都是考驗。”

 今年8月份，董文飛團隊申報的“大視場生物成像分析儀(yi) 項目”成功立項，項目包含8個(ge) 課題。“四項儀(yi) 器開發，四項技術應用。”董文飛對記者說。

 李力說：“項目首先要確定技術方案，認真研讀申報指南後，我們(men) 決(jue) 定采用離軸三反光學係統，攻克大視場高分辨離軸反射式光學係統設計技術、大麵陣高分辨探測器和大麵積單層細胞推片技術三個(ge) 關(guan) 鍵技術，從(cong) 而開發出新型大視場高分辨生物成像分析儀(yi) 。”  

 對采用的新技術，李力打了個(ge) 比方：“離軸三反光學係統主要應用在衛星遙感方麵，我們(men) 要研發的係統是觀察微小的稀有細胞，就相當於(yu) 利用衛星在天上觀測地麵的技術，來實現用顯微鏡尋找稀有細胞。這在技術上是相通的，隻不過從(cong) 宏觀變到了微觀應用。”

在尋找稀有細胞的實驗中，熒光標記非常重要，熒光強度高的熒光染料是實現細胞標記的關(guan) 鍵。“熒光標記我們(men) 以前沒做過，自己心裏也沒底，在申報項目之前，我們(men) 做了大量前期試驗，測試了十來種熒光染料，最終找到了合適的材料。”

李力表示，目前該材料是商用性質，隨著後期項目開展，團隊計劃自己開發這類強熒光染料。

 在董文飛心中，形成具有“自主知識產(chan) 權、功能健全、質量穩定可靠”的大視場生物成像儀(yi) 器非常有必要。“目前團隊正在有條不紊地開展高次非球麵離軸光學成像、大麵陣高分辨探測器和大麵積單層細胞推片等關(guan) 鍵技術的研發工作，特別是大麵積單層細胞推片技術，我們(men) 計劃在今年春節之前形成工程樣機。”董文飛表示。

 年輕有“拚勁”的團隊

  董文飛的研究團隊2014年成立，短短三年時間，已經擁有13名成員。“雖然我們(men) 的團隊非常年輕，但大家有衝(chong) 勁也有拚勁：”董文飛這樣評價(jia) 自己的團隊。

 自團隊成立，就形成了固定的“午餐交流”時刻。常智敏說：“董老師基本中午都和我們(men) 一起吃飯，聊科研、聊工作，每周三晚上還會(hui) 對一周的工作成果進行匯報總結，研讀最新的國內(nei) 外科研成果。”

 在常智敏眼中，董文飛是一位“非常熱愛科研工作，對科研的態度極其嚴(yan) 謹”的老師。在董老師的帶動下，整個(ge) 團隊也形成了輕鬆、嚴(yan) 肅的科學氛圍。

 在研究開發Janus型磁介孔納米粒子時，由於(yu) 國內(nei) 外在該領域的研究很少，能夠給團隊提供借鑒的理論依據並不多，大家的工作開展也是“摸著石頭過河”。在研究過程中，團隊成員檢索了大量資料，推導很多公式，優(you) 化合成反應，最終交出了一份滿意的答卷。

 據董文飛介紹，團隊未來會(hui) 繼續在細菌及細胞的特異性識別和捕獲研究中加大投入力度，開發多種類的功能性納米材料，擴大現有納米材料的應用範圍，“我們(men) 將重點研發診治一體(ti) 化納米粒子、稀有細胞富集和檢測技術和大視場生物成像分析技術。”

 作為(wei) 團隊骨幹成員之一，常智敏也對即將開展的研究充滿信心：“我們(men) 會(hui) 關(guan) 注納米粒子在癌症白血病領域的應用。例如稀有細胞富集和檢測技術，可以檢測到循環腫瘤細胞轉移，有效檢測癌症複發的情況。”