光電學院“5.16國際光日”系列活動之學術報告（二）
報告題目：生物醫(yī)學量子點：從活細胞合成到單病毒示蹤
報告時間：2018年5月4日（星期五）下午15：30
報告地點：賽博南樓403-1會議室
報告人：龐代文（武漢大學教授 博導）
報告內容：
標記技術是生物分析的永恒話題。通常，借助生物探針實現(xiàn)標記。生物探針構建至少涉及三個基本要素：示蹤單元、靶向單元以及二者的有效偶聯(lián)。納米材料由于量子限域效應導致其具有優(yōu)異的光、電或磁等性質，可望用作生物探針的理想示蹤功能單元。例如，半導體熒光納米晶體（量子點）光穩(wěn)定性好、高亮度、熒光發(fā)射波長可調、激發(fā)譜寬而連續(xù)、發(fā)射峰窄而對稱等，可克服熒光蛋白和有機熒光染料之不足，可望廣泛應用于生物標記，甚至可實現(xiàn)單分子水平的長時間動態(tài)示蹤。然而，實際情況并非如此，原因在于復雜生物體系，尤其是生命過程動態(tài)研究對量子點的要求十分苛刻，需要其熒光足夠強、光化學穩(wěn)定性和膠體穩(wěn)定性足夠高、非特異性吸附盡可能小、生物相容性好、尺寸足夠小、熒光穿透深度大等。但是，現(xiàn)有方法所合成量子點的綜合性能往往難以同時滿足這些要求。因此，標記用納米材料合成的精確控制成為巨大挑戰(zhàn)。
我們基于化學原理，利用活細胞生物體系及細胞內生化反應途徑，成功實現(xiàn)了發(fā)光顏色可調量子點的活細胞合成。通過對活細胞合成機理的深入研究，實現(xiàn)了真菌細胞、細菌細胞、腫瘤細胞、病毒宿主細胞等多種細胞內量子點的合成。進一步提出“準生物合成”新方法，即模擬細胞內的生物體系，構建由酶、輔酶、肽、無機鹽等共同組成的“準生物體系”，實現(xiàn)了不含有毒重金屬的超小近紅外Ag2Se量子點和超小粒徑近紅外熒光-磁性多功能Ag2Se@Mn的可控合成。
在量子點合成的基礎上，融合基因工程技術和化學修飾方法，并借助宿主細胞的生化反應機制，發(fā)展了病毒重要組分的自然、溫和、高效、普適性的系列（7種）標記策略，實現(xiàn)了病毒包膜、病毒核衣殼和病毒核酸的單重、雙重和三重標記。繼而，建立單病毒-活細胞三維實時動態(tài)示蹤新方法，實現(xiàn)了單個病毒水平上病毒侵染宿主細胞動態(tài)過程的實時跟蹤并詮釋侵染機制。采用該方法，進一步較系統(tǒng)地實時動態(tài)詮釋了流感病毒侵染的關鍵過程機制，填補了相關病毒侵染環(huán)節(jié)研究的缺失。
報告人簡介：
龐代文，博士，武漢大學化學與分子科學學院教授、博導、生物醫(yī)學分析化學教育部重點實驗室主任、中法“納米生物催化電化學國際聯(lián)合實驗室（LIA）”中方共同主任、國家杰出青年科學基金獲得者（2000）、國家973項目首席科學家（2項，2006，2011）、國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體學術帶頭人（2006）、教育部創(chuàng)新團隊學術帶頭人（2005）、國家納米科學技術指導協(xié)調委員會專家組成員（2007-）、“納米研究”國家重大科學研究計劃（973）專家組成員（2011-2017）、“納米科技”國家重點研發(fā)計劃實施方案（2015）和指南（2016-2020）編制專家組成員、美國化學會 Analytical Chemistry 顧問編委（2017-）、英國皇家化學會 New Journal of Chemistry 編委（2013-2016）及副主編（2017-）、中國化學會分析化學學科委員會副主任（2002-）等。1982年獲武漢大學理學學士學位，1992年獲理學博士學位，主要從事生物醫(yī)學分析化學和納米生物技術研究。建立了半導體熒光納晶（量子點）活細胞合成方法，實現(xiàn)了活細胞內不能自然發(fā)生的復雜合成反應，可控合成出半導體多色熒光納晶；建立半導體熒光納晶標記的單病毒-活細胞三維實時動態(tài)示蹤新方法，實現(xiàn)了單個病毒水平上病毒侵染宿主細胞動態(tài)過程的實時跟蹤并詮釋侵染機制。發(fā)表 SCI 論文 300 多篇，SCI他引 1 萬余次。參與制定第一（2009年）和第二個（2018年）量子點國家標準。“量子點新型熒光標記試劑”獲“第七屆中國國際高新技術成果交易會”“優(yōu)秀產(chǎn)品獎”（2005 年），用戶達 1 千多家（含港澳臺和美、德、新加坡等）。量子點產(chǎn)能已達1千克/天，并成功應用于顯示技術領域。“活細胞合成量子點等納米材料”成果入選《“十一五”國家重大科技成就展（2011 年）》，“熒光納晶活細胞合成及其生物標記性能的調控”獲湖北省自然科學一等獎（第1 完成人，2017 年），“DNA 表面化學及基于 DNA 的生物傳感”獲教育部自然科學一等獎（第1 完成人，2006 年）。
光電學院
2018年5月2日
