近日，学术权威期刊Nature评选、发布了19张“2024年度最佳科学图片”（The best science images of 2024 — Nature’s picks）。东南大学田磊研究员的科研成果 “噬菌体微米级仿生鲜花”的图片入选，位列第二（见图片）。

Nature官网图片：噬菌体自组装构成的不同形貌的微米级仿生鲜花（扫描电子显微镜图，颜色为伪彩）

该工作于2024年10月以“Virus-Assembled Biofunctional Microarrays with Hierarchical 3D Nano-Reticular Network”为题发表在学术期刊《Advanced Functional Materials》上。第一单位为东南大学医学院和附属中大医院，最后通讯单位为加拿大麦克马斯特大学。论文报道的噬菌体微米级仿生鲜花点阵可以高效靶向检测细菌，为细菌感染的治疗和检测开辟了新的可能性。

迄今为止，以生物体为基础构建材料形成的三维分级褶皱材料仅存在于自然界中。该研究建立了一种通用的高压二氧化碳（HPCD）诱导的基底收缩方法，成功构建了噬菌体构建的褶皱微球阵列，形成了多尺度、功能性、超多孔的三维生物网络。具体来说，他们通过生物墨水（噬菌体+交联剂）喷墨打印的方式，在预拉伸的聚苯乙烯基底上，打印获得直径可控的噬菌体水凝胶微球点阵（微球直径200–600 μm）。每一个水凝胶微球由噬菌体交联而成，不含任何其他成分。而在微球的微观结构上，噬菌体纳米纤维（宽度7 nm）自组装成有序排列的亚微米束（宽度100 nm）。然后，他们新发现了HPCD会促使预拉伸聚苯乙烯发生收缩，并利用这种现象诱导了附着在基底上的噬菌体水凝胶微球形成可调节的微尺度皱纹（宽度0.7–5.0 μm），让整个微球点阵呈现出四级分级纳米网状结构。

这种HPCD方法避免了传统的高热、有机溶剂诱导基底收缩的方法，保护了噬菌体的生物结构。他们进一步加载到微阵列中的生物识别分子的生物活性，从而设计出了一种搭载了核酶酶（DNAzyme）的三维噬菌体微阵列的细菌检测芯片。与二维微点阵列相比，所开发的细菌检测芯片的检测限提高了100倍，并具有更高的重复性，能够准确识别从工业冷却塔中采集的受污染水样中的军团菌（Legionella pneumophila），突出展示了噬菌体构建的褶皱网络作为生物功能材料的潜力。

本文第一作者为东南大学田磊研究员，通讯作者为加拿大麦克马斯特大学Zeinab Hosseinidoust教授和Tohid Didar教授。

Nature官网链接：https://www.nature.com/immersive/d41586-024-03969-z/index.html

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202414375