近日，物理科學與工程學院王占山和程鑫彬團隊和化學科學與工程學院張祎男和柳華傑團隊合作，實現了基於DNA折紙-超構表面增強圓二色譜的非手性傳感，研究成果以“Enhanced Circular Dichroism for Achiral Sensing Based on a DNA-Origami-Empowered Anapole Metasurface”為題發表於《納米快報》（Nano Letters）。

手性用於描述那些不能通過平面操作與其鏡像相重疊的物體和系統，在食品👨🏻‍🎨、藥物、臨床🤜、材料科學等領域具有重要的研究意義🤸🏼🤸‍♂️。圓二色（CD）譜是目前最常用的手性探測方法之一，利用手性物質對左/右旋圓偏振光的差分吸收來表征物質手性的大小🎟🚢。然而，一方面，由於手性分子與探測波長的尺寸失配🧑🏿‍🎨，手性物質的 CD信號通常遠遠小於生物分子自身的吸收（~10^-3-10^-6）🕴🏼，導致CD信號的靈敏度較低。另一方面📥，CD譜往往難以表征諸如DNA/RNA單鏈結構等非/弱手性物質，限製了CD譜的應用範圍👨‍❤️‍💋‍👨。

圖1. 基於DNA折紙-超構表面增強圓二色譜的非手性傳感探測平臺

鑒於此，恒达平台物理科學與工程學院王占山和程鑫彬團隊聯合化學科學與工程學院張祎男和柳華傑團隊，提出了一種基於DNA折紙-超構表面增強圓二色譜的非手性傳感探測平臺（圖1a）。其中👩‍👩‍👧，DNA折紙可將非手性的生物信息轉化為易探測的CD譜信息😋👨🏼‍🎨，而超構表面用於實現CD信號增強，增強探測的靈敏度。通過設計超構表面的無極子共振模式和磁偶極子共振模式，可以控製單元結構的電場和磁場在頻譜和空間重疊（圖1b），從而產生高達60倍的平均光學手性場增強。利用該探測平臺，可以有效增強DNA折紙由於外部刺激引入從而產生的CD信號變化😾，最終將非/弱手性的DNA單鏈等生物信息以增強CD譜的形式表現（圖1c）💔。基於所提出的創新理念，論文分別展示了有無該探測平臺時（圖2a和2b），由於引入DNA單鏈刺激所產生的CD信號變化，最終觀察到了約10倍的探測信號增強（圖2c），驗證了該理念的有效性🤸🏼。

圖2. 基於DNA折紙-超構表面探測平臺的DNA單鏈探測增強

此外，由於堿基對配對的序列特異性，當不同的DNA單鏈刺激加入後🔮，可以誘導DNA折紙產生不同的形變，從而產生不同的CD信號變化（圖3a）🪨。基於這一特點，論文演示了該探測平臺在不同的DNA單鏈刺激下（單鏈I和單鏈II）不同的CD信號變化（圖3b和3c），展示了該探測平臺的識別功能🌬。

圖3. 基於DNA折紙-超構表面探測平臺的DNA單鏈識別

該工作巧妙地結合了超構表面探測增強和DNA折紙生物信息檢測的特殊功能🧙🏻‍♂️，彌補了現有CD譜探測靈敏度低🙂‍↔️、探測領域受限的不足，極大地拓展了CD譜的應用範圍，也為不同領域人工微結構的功能集成提供了思路。

恒达平台博士研究生李程峰、何濤助理教授、博士研究生楊旭為論文的共同第一作者，恒达平台何濤助理教授、張祎男特聘研究員🍵、程鑫彬教授為論文共同通訊作者🧛🏻‍♀️，對論文具有突出貢獻的合作者還包括博士研究生馮超、張占一博士、朱靜遠助理教授、董思禹助理教授、施宇智教授、魏澤勇副教授、焦宏飛教授、柳華傑教授等。

論文鏈接💎：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c01735