食品学院王建龙教授团队在致病菌检测与控制领域取得重要进展

近日，食品学院王建龙教授团队在《Advanced Materials》上发表了题为Antibody‐level Bacteria Grabbing by“Mechanic Invasion”of Bioinspired Hedgehog Artificial Mesoporous Nanostructure for Hierarchical Dynamic Identification and Light‐Response Sterilization的研究论文。2021级博士研究生刘思杰为第一作者，食品科学与工程学院王建龙教授、中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所金茂俊研究员为论文的共同通讯作者。

致病菌以其强致病性和多样化传播方式，对公共卫生健康、食品质量安全乃至人居生态环境产生多维度威胁，已逐步表现出跨领域的复合型生物安全风险。在此背景下，探索致病菌与纳米微观结构之间的相互作用关系，促进高灵敏检测和高效控制，已成为国际科研界的前沿热点。

图1. 细菌捕获机制的探索与理论模拟

针对这一重大需求，王建龙教授团队揭示了机械入侵触发的、从粗糙表面接触到穿刺固定的分级动态识别机制，成功研发了一种具备抗体级细菌捕获能力的尖刺介孔结构。团队创新性地运用分子动力学模拟，从小尺寸微观结构与磷脂双分子层的接触作用出发，深入剖析了纳米地形设计如何突破小尺寸纳米材料难以高效捕获细菌的奥秘。理论模拟结果表明，病毒状尖刺拓扑结构成功增强了机械侵入性（6.56×10^³ KJ mol⁻¹），从而克服了小尺寸纳米材料缺乏微尺度空腔和足够接触面积以捕获细菌的限制，实现了单克隆抗体级别的细菌捕获。

图2. 等离子体热点增强光热转换的理论分析和实验验证

此外，团队从致病菌检测与控制的实际需求出发，解析并验证了病毒状尖刺拓扑结构由等离子体热点驱动的高效光热转化，结合抗体级别的细菌捕获能力，实现了50倍的免疫层析检测灵敏度增强和高于99.99%的光热杀菌，突显了纳米地形设计的实际应用潜力。

上述研究成果得到了国家重点研发计划政府间国际创新合作专项（No. 2023YFE0103300）和陕西省科技创新团队（2023-CX-TD-55）项目的资助。

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