报告题目：超低场磁成像技术的开发及其在生命科学中的应用

报告人：姚立 （中国科学院化学研究所，yaoli@iccas.ac.cn）

时间：2015-9-14下午2:00

地点：401楼1125会议室

    欢迎广大师生踊跃参加！

摘要

   分子和细胞的成像是生物医学新兴领域。成像技术中，能够探测动物和人体内细胞的磁共振成像显得尤为重。而超低场磁成像技术成为磁共振成像研究领域中最新的发展方向和挑战。我们利用研制的超灵敏光学原子磁力仪，开发了一种新型的超低场扫描磁成像技术。可以在避免使用强磁场和接近室温的工作环境下，直接测量磁性纳米颗粒物产生的超弱磁场，在获得颗粒物定量信息的同时，也能得到空间成像信息，进而提供一种高分辨率和高灵敏度的磁性纳米颗粒物成像技术。

   当颗粒物表面被不同的生物分子修饰后，这些磁性粒子便可应用于生物传感器、磁分离技术、医疗成像、药物输送的载体等方方面面。在这些应用中，磁性纳米粒子精确的定量和定位是至关重要的。首先，将这种新型的扫描磁成像技术应用于以IgG抗体/抗原为代表的分子成像研究,这是一种新的磁免疫技术，提供了宝贵的定量成像信息，其实验检测限可与磁探测最灵敏的超导量子干涉仪（SQUID）相媲美。而检测距离能够更远，适用于更多的实际环境。其次,扫描磁成像技术可与多种分子识别的方法相结合,研究生物分子间（抗体-抗原、受体-配体、DNA/RNA、蛋白质、酶）的相互作用.当与外界微扰力相结合时，进一步开发了力诱导剩磁谱技术(FIRMS)来探测生物分子间的相互作用力，其力谱的分辨率可以达到DNA单碱基对。通过FIRMS技术可以开展检测特异性靶细胞的工作，我们定量研究了CD3+T细胞表面的物理吸附和特异性吸附，这对分子识别和医学诊断具有重要的现实意义。并且,利用FIRMS技术测量的一系列DNA-RNA双链分子间相互作用力作为内标,研究了蛋白质合成过程中分子马达蛋白EF-G所产生的动力冲程,这种方法同样也适用于其他马达蛋白生物功能的研究。此外，将扫描磁成像技术与分子间的交换反应相结合，开发了一种新型的microRNA检测方法，交换诱导剩磁谱技术(EXIRM)。miRNA是一类非编码的短链RNA 分子，调节着人类三分之一的基因。我们采用microRNA目标分子和磁标记分子之间的交换反应，利用原子磁力仪的超高灵敏度，能够实现zeptomole（10-21mol）量级的高灵敏度特异性检测，避免了物理分离和放大技术的干扰，将适用于癌症早期诊断中microRNA的筛选。

总之，通过开发以超低场磁成像为中心的新型纳米生物技术，探索复杂的生物分子间相互作用与生物物理化学过程的规律，将对推动磁免疫技术、纳米生物科学与生物医学的发展和应用具有重要的意义。

个人简介

姚立，中国科学院化学研究所研究员。2008年从中国科学院化学研究所获得博士学位，随后在美国休斯敦大学做博士后研究5年，于2013年被中国科学院化学所引进。在超低场磁探测技术、分子和细胞的磁成像及生物大分子间的相互作用等纳米生物技术研究领域做出了具有创新性的工作。通过高灵敏的光学原子磁力仪，开发磁性纳米颗粒物的定量成像技术和新型的磁基分子探测技术，研究分子和细胞的磁成像和生物分子间的相互作用。现已发表SCI科研论文40余篇，多篇论文被Nature nanotechnology作为Research Highlights报道。此外，还申请美国发明专利3项。代表作包括：

1. Li Yao, Yue Li, Te-Wie Tsai, Shoujun Xu, Yuhong Wang. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, DOI: 10.1002/anie.201307419.

2. Li Yao, Shoujun Xu. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50(19), 4407-4409.

3. Li Yao, Andrew C. Jamison, Shoujun Xu. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 7493-7496.

4. Li Yao, Shoujun Xu. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5679-5682.