納米尺度物體的可視化檢測在納米材料表征、自組裝、化學合成和生物醫學診斷等領域具有重要應用價值。常規的熒光顯微技術雖然能夠實現分子水平檢測，但需要熒光探針標記，且存在光漂白等問題。

在科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、北京市科委和北京分子科學國家研究中心的支持下，化學研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林課題組近年來圍繞納米綠色印刷技術制備了多維度納米光子結構，并對其生物檢測應用開展了系統研究，實現了無標記、超靈敏地定量檢測。研究發現，當病原體特異性地結合在納米光子結構上時，會產生散射共振增強作用，顯著改變散射光的顏色，可以在10分鐘內實現快速檢測。不僅如此，納米光子結構的光學信號可對0到1.0 x 105PFU mL-1范圍內的病原體進行實時響應，檢測限降低到~1 PFU μL-1。該方法無需熒光標記，也不需要昂貴的實驗儀器和專業的技術人員，為發展簡便的高靈敏光學生物檢測平臺提供了新的思路（Chem. Rev. 2022, 122,5, 5144–5164; Angew. Chem. Int. Ed. 2021,60, 24234；Adv. Mater. Interfaces 2022, 2102164）。

最近，宋延林研究團隊基于納米印刷技術發展了一種快速、無標記、可便攜的單納米顆粒可視化檢測方法(圖1)。印刷制備的一維納米結構在可見光區域具有獨特的光學共振特性。研究發現，當一維納米結構的尺寸大于臨界值時，散射和衍射信號均出現在可見光區域，能夠顯著放大納米尺度物體的光學信號，突破傳統的光學衍射極限?；诖耍闷胀ǖ墓鈱W顯微鏡甚至手機可以直接觀察到單個小至50 nm的物體或缺陷，實現了光學可視化檢測多種納米結構。進而在一維納米結構表面修飾特異性抗體，實現了實時檢測、計數測量生物體液環境中的單個病原體顆粒。與已經報道的納米尺度光學檢測方法相比，該方法操作簡單、成本低、可便攜，且廣泛適用于不同納米材料和結構，在自組裝、微流控監測、集成光子和生物傳感等領域具有廣泛的應用前景。相關成果近日發表于Matter期刊（https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.03.013），論文第一作者是張澤英和趙茂雄，通訊作者是宋延林研究員和蘇萌副研究員。

圖1基于印刷一維納米結構實現單納米顆粒的可視化檢測

關鍵詞： 納米材料 生物檢測 副研究員