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NanoLabs（ID：NanoLabs）
樊春海，上海交通大學(xué)王寬誠(chéng)講席教授，2004年入選中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃，2007年獲得國(guó)家杰出青年基金資助，2016年獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（第一完成人）、2019年入選中國(guó)科學(xué)院院士。
樊春海院士課題組長(zhǎng)期致力于納米生物交叉研究，課題組主要研究領(lǐng)域包括：
1.生物傳感與成像
2.DNA納米技術(shù)與DNA計(jì)算
3.生物光子學(xué)
現(xiàn)對(duì)樊春海院士課題組歷年來(lái)最高被引和代表作部分文章進(jìn)行介紹，供大家學(xué)習(xí)交流。（本文數(shù)據(jù)以Web of Science為參考，如有疏漏或錯(cuò)誤，歡迎指正)
代表作：DNA折紙術(shù)
DNA納米技術(shù)是利用DNA分子的精確自組裝和識(shí)別能力，實(shí)現(xiàn)精確DNA納米材料構(gòu)筑的新技術(shù)。2006年，當(dāng)時(shí)在中科院上海應(yīng)用物理研究所的樊春海、胡鈞與上海交通大學(xué)賀林院士等人合作，通過(guò)DNA分子組裝了一副納米尺度的中國(guó)地圖。從此，DNA折紙術(shù)開始以中國(guó)特色的形象在國(guó)際上亮相。
DNA納米技術(shù)雖然在形貌控制組裝方面取得了較大的進(jìn)步，但是仍然存在一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：用于維持DNA折紙結(jié)構(gòu)的高離子強(qiáng)度溶液，會(huì)導(dǎo)致DNA表面帶電荷，抑制其他組分的材料沉積。有鑒于此，中科院上海應(yīng)用物理研究所樊春海和美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)Hao Yan等人合作，利用St?ber法解決了DNA折紙術(shù)的這個(gè)重大難題。
研究人員發(fā)現(xiàn)，SiO2前驅(qū)體分子不會(huì)直接沉積在DNA組裝結(jié)構(gòu)表面，而是形成團(tuán)簇。這樣，通過(guò)復(fù)制各種復(fù)雜DNA折紙的幾何信息，最終可以得到DNA-SiO2復(fù)合材料?；谶@種策略，研究人員實(shí)現(xiàn)了各種DNA折紙結(jié)構(gòu)的組裝。在尺度上，可以從10-1000 nm；在形貌上，可以實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)，彎曲結(jié)構(gòu)等等；在維度上，可以實(shí)現(xiàn)1-3 D各種維度。研究人員發(fā)現(xiàn)，包裹SiO2之后，DNA-SiO2折紙復(fù)合結(jié)構(gòu)的柔韌性幾乎不變，但是強(qiáng)度比包裹前提高了10倍。這項(xiàng)研究為DNA納米技術(shù)的研究開辟了新道路，為仿生SiO2納米結(jié)構(gòu)的研究指明了方向。
XiaoguoLiu,Fei Zhang, Xinxin Jing, Hao Yan, Chunhai Fan et al. Complex silicacompositenanomaterials templated with DNA origami. Nature 2018.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0332-7
歷年來(lái)高被引
1. ACS Nano：石墨烯抗菌紙 | 被引1103次
石墨烯是由緊密堆積的碳原子組成的單層膜，具有許多有趣的特性并具有許多令人興奮的應(yīng)用。在這項(xiàng)工作中，中科院上海應(yīng)用物理研究所樊春海研究員等人報(bào)道了兩種水分散性石墨烯衍生物的抗菌活性，即氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（rGO）納米片。這樣的基于石墨烯的納米材料可以有效地抑制大腸桿菌的生長(zhǎng)，同時(shí)顯示出最小的細(xì)胞毒性。實(shí)驗(yàn)還證明，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的真空過(guò)濾，從懸浮液中方便地制備宏觀的獨(dú)立式GO和rGO紙。鑒于GO的優(yōu)越抗菌作用，以及GO可以大量生產(chǎn)且易于加工成低成本的獨(dú)立式柔性紙，希望這種新型碳納米材料可以在環(huán)境和臨床上得到重要應(yīng)用。
Hu W, Peng C, Luo W, Lv M, Li X, Li D, et al. Graphene-BasedAntibacterial Paper. ACS Nano. 2010;4(7):4317-23.
https://doi.org/10.1021/nn101097v
2. AFM: 用于快速、靈敏和多色熒光DNA分析的石墨烯納米探針 | 被引1049次
納米材料與生物分子識(shí)別的耦合是納米技術(shù)向新型分子診斷工具發(fā)展的新方向。于此，樊春海研究員等人報(bào)道了一種基于氧化石墨烯（GO）的多色熒光DNA納米探針，該探針通過(guò)利用GO和DNA分子之間的相互作用，可以在均相溶液中快速，靈敏和選擇性地檢測(cè)DNA靶標(biāo)。由于GO的猝滅效率極高，因此熒光ssDNA探針顯示出最小的背景熒光，而當(dāng)它與特定靶標(biāo)形成雙螺旋時(shí)則觀察到強(qiáng)烈的發(fā)射光，從而導(dǎo)致很高的信噪比。重要的是，GO的大平面允許同時(shí)淬滅多個(gè)用不同染料標(biāo)記的DNA探針，從而導(dǎo)致了一種用于檢測(cè)同一溶液中多個(gè)DNA靶標(biāo)的多色傳感器。此外，還證明了當(dāng)使用功能性DNA結(jié)構(gòu)進(jìn)行互補(bǔ)時(shí)，這種基于GO的傳感平臺(tái)適用于檢測(cè)多種分析物。
HeS, Song B, Li D, Zhu C, Qi W, Wen Y, et al. A Graphene Nanoprobe for Rapid,Sensitive, and Multicolor Fluorescent DNA Analysis. Advanced FunctionalMaterials. 2010;20(3):453-9.
https://doi.org/10.1002/adfm.200901639
3. PNAS：構(gòu)象變化作為無(wú)試劑方法用于DNA序列特異性檢測(cè) | 被引807次
報(bào)道了一種通過(guò)類似于光學(xué)分子信標(biāo)方法的構(gòu)象變化，將DNA雜交轉(zhuǎn)化為易于檢測(cè)的電化學(xué)信號(hào)的無(wú)試劑轉(zhuǎn)導(dǎo)策略。該策略涉及一種具有電活性的、帶有二茂鐵標(biāo)簽的DNA莖環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)簡(jiǎn)單的金硫醇化學(xué)方法自組裝到金電極上。雜交會(huì)在這種表面受限的DNA結(jié)構(gòu)中引起較大的構(gòu)象變化，進(jìn)而顯著改變電極與可氧化標(biāo)記之間的電子轉(zhuǎn)移隧穿距離。通過(guò)循環(huán)伏安法在低至10 pM的目標(biāo)DNA濃度下即可輕松測(cè)量出電子轉(zhuǎn)移效率的變化。與現(xiàn)有的光學(xué)方法相比，基于這種策略的電化學(xué)DNA（E-DNA）傳感器無(wú)需使用笨重且昂貴的光學(xué)器件、光源或光電探測(cè)器即可檢測(cè)fmol級(jí)別的目標(biāo)DNA。與以前報(bào)道的電化學(xué)方法相比，E-DNA傳感器在不使用外源試劑且不犧牲選擇性或可重復(fù)使用性的情況下實(shí)現(xiàn)了令人印象深刻的靈敏度。因此，E-DNA傳感器有望提供方便，可重復(fù)使用的皮摩爾級(jí)別的DNA檢測(cè)。
FanC, Plaxco KW, Heeger AJ. Electrochemical interrogation of conformationalchanges as a reagentless method for the sequence-specific detection of DNA.Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003;100(16):9134-7.
https://doi.org/10.1073/pnas.1633515100
4. TrAC-TrendAnal. Chem.：適配體生物傳感器 | 被引655次
核酸適配體引起了人們極大的興趣，并在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在這篇綜述中，樊春海研究員等人綜述了近年來(lái)基于適體的生物傳感器和生物檢測(cè)方法的研究進(jìn)展，這些方法大多采用電化學(xué)、光學(xué)和質(zhì)量敏感分析技術(shù)。與傳統(tǒng)抗體相比，適體作為生物傳感識(shí)別元件具有許多優(yōu)勢(shì)。它們體積小，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，成本低廉。更重要的是，適配體在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提供了顯著的靈活性和便利性，這導(dǎo)致了新型生物傳感器表現(xiàn)出高靈敏度和選擇性。最近，適體與新型納米材料的結(jié)合已大大改善了基于適體的傳感器的性能，本文對(duì)此也作了綜述。鑒于適體帶來(lái)的空前優(yōu)勢(shì)，期望基于適配體的生物傳感器在生物醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)和國(guó)土安全等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
Song S, Wang L, Li J, Fan C, Zhao J. Aptamer-basedbiosensors. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2008;27(2):108-17.
https://doi.org/10.1016/j.trac.2007.12.004
課題組簡(jiǎn)介
樊春海，研究員，1996年與2000年期間在南京大學(xué)分別獲得本科和博士學(xué)位，后在圣芭芭拉加州大學(xué)從事博士后研究(導(dǎo)師：2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主AlanJ. Heeger教授)?，F(xiàn)任上海交通大學(xué)教授，上海光源國(guó)家科學(xué)中心（籌）生物成像中心主任，中國(guó)科學(xué)院特聘研究員，兼任亞利桑那州立大學(xué)(Arizona State University)生物設(shè)計(jì)研究院客座教授，美國(guó)化學(xué)會(huì)ACSApplied Materials & Interfaces副主編，AdvancedHealthcare Materials, ACS Sensors, ChemBioChem等雜志編委。
主要研究方向?yàn)樯飩鞲信c成像、DNA納米技術(shù)與DNA計(jì)算和生物光子學(xué)。至今累計(jì)在Nature、Nature子刊、Science子刊等發(fā)表SCI論文已發(fā)表論文300余篇，論文引用20000余次。已申請(qǐng)8項(xiàng)美國(guó)、國(guó)際專利和50余項(xiàng)中國(guó)專利。
2004年以來(lái)，樊春海教授先后入選中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃，國(guó)家杰出青年基金資助。2012-2016年任科技部納米973首席科學(xué)家。入選美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)(AAAS)、國(guó)際電化學(xué)學(xué)會(huì)(ISE)和英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)(RSC)會(huì)士。連續(xù)六年入選“全球高被引科學(xué)家”。獲2019年度何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)、美國(guó)化學(xué)會(huì)“測(cè)量科學(xué)進(jìn)展講座獎(jiǎng)”和第十二屆“談家楨生命科學(xué)創(chuàng)新獎(jiǎng)”。
