近日，華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院院長(zhǎng)田陽(yáng)被英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)旗艦期刊Chemical Communications聘任為副主編（Associate Editor）和雜志編委。Chemical Communication是化學(xué)領(lǐng)域綜合類雜志，隸屬國(guó)際最重要的化學(xué)學(xué)術(shù)團(tuán)體之一—英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)。主要報(bào)道化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，文章內(nèi)容不受傳統(tǒng)學(xué)科限制，不僅涉及跨學(xué)科的基礎(chǔ)研究，也包括各類最新的創(chuàng)新發(fā)明與實(shí)際應(yīng)用。該期刊要求所發(fā)表文章創(chuàng)新性強(qiáng)、文章簡(jiǎn)短、出版迅速，旨在最短時(shí)間內(nèi)提供最新的研究進(jìn)展。對(duì)于任職，田陽(yáng)教授表示：“衷心感謝英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)的誠(chéng)摯邀請(qǐng)，很榮幸加入Chemical Communications的編輯行列。我們期待著通過(guò)和國(guó)際頂尖的化學(xué)家積極、緊密的合作，共同推動(dòng)中國(guó)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展?！?/span>

田陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)牽頭的聯(lián)合項(xiàng)目榮獲2018年度上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

田陽(yáng)教授課題組成果之一

田陽(yáng)教授課題組

　　田陽(yáng)教授在東京工業(yè)大學(xué)獲得博士學(xué)位后曾在東京大學(xué)從事博士后研究，目前為我校特聘教授，擔(dān)任化學(xué)與分子工程學(xué)院院長(zhǎng)，曾獲得國(guó)家杰出青年基金的資助，入選國(guó)家百千萬(wàn)人才工程；2011年獲中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，2013年獲得日本化學(xué)會(huì)“The Distinguished Lectureship Award”，2015年獲得中國(guó)化學(xué)會(huì)女分析化學(xué)家獎(jiǎng)，2018年獲得上海市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。田陽(yáng)教授一直致力于發(fā)展適于腦神經(jīng)活體研究的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確定量的分析新方法和新儀器，在腦神經(jīng)化學(xué)信號(hào)的高選擇性識(shí)別、自由移動(dòng)動(dòng)物的腦電生理與化學(xué)信號(hào)的同時(shí)獲取、神經(jīng)元亞細(xì)胞器的高分辨成像等研究方向取得了突破性進(jìn)展。迄今已在具有國(guó)際影響力的學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文115篇，參與撰寫(xiě)活體分析的系列專著1部。鑒于田陽(yáng)教授在分析化學(xué)、電化學(xué)及化學(xué)生物學(xué)研究領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，經(jīng)英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)邀請(qǐng)，特任Chemical Communication副主編一職。

小鼠腦袋生病了？“光生理”探針一探究竟

田陽(yáng)團(tuán)隊(duì)在活體鼠腦分析檢測(cè)研究領(lǐng)域獲重要進(jìn)展

近期，化學(xué)與分子工程學(xué)院院長(zhǎng)田陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)在活體鼠腦的分析檢測(cè)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)展利用SERS微陣列和電生理技術(shù)的聯(lián)用對(duì)鼠腦缺血狀態(tài)下相關(guān)物質(zhì)的研究，揭示了鼠腦缺血狀態(tài)下皮層相關(guān)物質(zhì)的變化。研究結(jié)果以“A SERS Optophysiological Probe for the Real‐Time Mapping and Simultaneous Determination of the Carbonate Concentration and pHValue in a Live Mouse Brain”為題，2019年2月發(fā)表在 《Angewandte Chemie Internatinal Edition》。該工作由華東師范大學(xué)和北京大學(xué)合作完成，化學(xué)與分子工程學(xué)院博士生王維康為論文的第一作者，我校田陽(yáng)教授是論文的唯一通訊作者。

團(tuán)隊(duì)在腦活體化學(xué)信號(hào)高時(shí)空分辨的分析新方法新工具開(kāi)發(fā)上取得系列前沿性進(jìn)展

　　大腦是人體最復(fù)雜的器官，是神經(jīng)系統(tǒng)最高級(jí)的部分，解析大腦的生理和病理過(guò)程具有非常重要的意義。大腦功能的實(shí)現(xiàn)依賴于神經(jīng)元電信號(hào)和化學(xué)信號(hào)的傳遞。電生理技術(shù)作為一種成熟的研究手段常被用于大腦的研究工作中，解析神經(jīng)元編碼機(jī)制及大腦傳遞的信息。電化學(xué)方法因其高時(shí)空分辨、原位、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，在活體研究中備受關(guān)注。

　　然而, 電生理技術(shù)只能獲取神經(jīng)元交流的電信號(hào)，而電信號(hào)的產(chǎn)生主要取決于神經(jīng)遞質(zhì)和離子的化學(xué)信號(hào)的變化。因此，只有同時(shí)監(jiān)測(cè)這些化學(xué)信號(hào)和電信號(hào)，才能更加充分了解大腦中的生理和病理過(guò)程。

　　田陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)一直致力于腦活體分析方法的研究，針對(duì)活體分析中選擇性、準(zhǔn)確性、靈敏度、多物質(zhì)同時(shí)分析、化學(xué)信號(hào)和電信號(hào)的同時(shí)等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，發(fā)展了一系列高效的活性分析新方法，實(shí)現(xiàn)了腦研究中系列的突破性進(jìn)展。 

更“靠譜”的比率型活體電化學(xué)微傳感，解析神經(jīng)退行性疾病的分子機(jī)制

　　早在2013年，田陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)就利用無(wú)銅超氧化物歧化酶（apo-SOD）對(duì)Cu2+的特異性結(jié)合，以二茂鐵作為內(nèi)參比，率先提出了雙通道比率型的電化學(xué)分析策略。該方法可實(shí)時(shí)校正測(cè)定環(huán)境的差異所引起的測(cè)定誤差，顯著提升了活體電化學(xué)分析的準(zhǔn)確度。(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 8129-8133)

　　進(jìn)而，他們合成了對(duì)銅離子具有特異性的分子N,N-二-(2-吡啶基)乙二胺(DEPA)和N-(2-氨基乙基)-N,N',N'-三-(吡啶-2-基甲基)乙烷-1,2-二胺(AE-TPEA), 以亞甲基藍(lán)為參比分子(HS-DNA-MB)，構(gòu)建了高選擇性的單通道比率型電化學(xué)傳感，成功實(shí)現(xiàn)了阿爾茲海默癥(AD)鼠腦中銅離子和半胱氨酸的雙檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)首次發(fā)現(xiàn)：相較于正常鼠，AD鼠腦中銅離子增加了約5倍，半胱氨酸減少了約3倍(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 14053-14056；Anal. Chem., 2015, 87, 2931-2936)。

  雙信號(hào)輸出的電化學(xué)傳感用于鼠腦疾病中多種物質(zhì)的同時(shí)分析  

　　鑒于銅離子和亞銅離子在氧化應(yīng)激中的密切聯(lián)系，他們進(jìn)一步設(shè)計(jì)并合成了系列N，N-雙(2-[2-（乙硫基）乙基] )衍生物用于亞銅離子的選擇性識(shí)別，系統(tǒng)探討了分子結(jié)構(gòu)和電化學(xué)行為之間的關(guān)系。 同時(shí)，利用9,10-蒽醌作為pH的特異性識(shí)別元素，2,2'-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)為內(nèi)參比分子，率先提出了電流和電位雙信號(hào)輸出的比率型傳感模式，最終實(shí)現(xiàn)了鼠腦中不同腦區(qū)Cu+和pH的同時(shí)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AD鼠腦中Cu+含量是正常鼠的1.8倍，而pH變化不大。這一發(fā)現(xiàn)，為深入解析銅離子在氧化應(yīng)激及神經(jīng)退行性疾病中的分子機(jī)制，提供了可靠的方法(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 16328-16332)。

　　最近，他們將這一分析策略進(jìn)一步提升，設(shè)計(jì)并合成了雙響應(yīng)比率型單分子探針Hemin-Fc。該分子中的Hemin基團(tuán)可實(shí)現(xiàn)對(duì)O2和pH的雙響應(yīng)，而Fc基團(tuán)可作為內(nèi)參比，提升測(cè)定準(zhǔn)確性。最終，通過(guò)將Hemin-Fc修飾于碳納米管微電極上，構(gòu)建了O2和pH同時(shí)分析的電化學(xué)傳感。田陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)首次采用二條插值法，報(bào)道了缺血時(shí)不同腦區(qū)以及腫瘤饑餓治療期間O2和pH的改變(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 10471-10475)。由于方法的創(chuàng)新性及可靠性，上海交通大學(xué)附屬醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)家徐天樂(lè)團(tuán)隊(duì)、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院丁小強(qiáng)團(tuán)隊(duì)正應(yīng)用田陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)所發(fā)展的探針，研究腦神經(jīng)的生理病理過(guò)程。

全新納米級(jí)“光生理”探針開(kāi)辟活體分析新篇章

　　SERS因其高靈敏度、特異性以及高光譜分辨率的特點(diǎn)而被應(yīng)用于活細(xì)胞及組織的物質(zhì)檢測(cè)中(Sci. Adv. 2018, 4, eaau3494)。為了避免傳統(tǒng)電化學(xué)方法測(cè)量時(shí)施加的外部電信號(hào)，可能對(duì)腦生理過(guò)程產(chǎn)生擾動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題，田陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)率先設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一系列從納米尺寸到微米尺寸的近紅外光激發(fā)的表面增強(qiáng)散射(SERS)的“光生理”探針，實(shí)現(xiàn)了活體鼠腦及神經(jīng)元中CO32-和pH的同時(shí)分析(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 10.1002/anie.201814286)。

  新型“光生理探針”陣列，用于鼠腦及神經(jīng)元中碳酸根和pH的同時(shí)SERS分析

　　研究人員制備了尖端尺寸為5 μm的SERS微米陣列，首次應(yīng)用于活鼠腦皮層中的CO32-和pH的實(shí)時(shí)成像和同時(shí)定量測(cè)量。利用該SERS微陣列，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)鼠腦發(fā)生缺氧時(shí)，鼠腦皮層中的CO32-和pH都顯著降低。因?yàn)?span style="font-size: 16px; line-height: 1.75em;">SERS無(wú)需外加電場(chǎng)，所以可以將SERS方法與電生理方法進(jìn)行聯(lián)用，從而獲得了不同狀態(tài)下鼠腦中的電信號(hào)和化學(xué)信號(hào)。SERS技術(shù)結(jié)合電生理學(xué)開(kāi)辟了一種獲取腦中電信號(hào)和化學(xué)信號(hào)的新方法，這是極具開(kāi)創(chuàng)意義的。

　　研究人員為了進(jìn)一步了解單細(xì)胞水平的缺血機(jī)制，成功將尖端尺寸為200 nm的SERS納米探針應(yīng)用于單個(gè)神經(jīng)元中的測(cè)定。該工作不僅為生物傳感器的開(kāi)發(fā)提供了一種新的方法，而且開(kāi)辟了一種新的分析方法來(lái)理解化學(xué)物質(zhì)在生理和病理過(guò)程中從大腦層面到細(xì)胞水平所扮演的角色。

田陽(yáng)教授和團(tuán)隊(duì)成員

系列研究論文集：

1. Chai, Xiaolan.; Zhou, Xinguang.; Zhu, Anwei.; Zhang, Limin.; Qin, Yao.; Shi, Guoyue.; Tian, Yang.*

A two-channel ratiometric electrochemical biosensor for in vivo monitoring of copper ions in a rat brain using gold truncated octahedral microcages.

Angew. Chem. Int. Ed.2013,52, 8129-8133.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201302958

2. Luo, Yongping.; Zhang, Limin.; Liu, Wei.; Yu, Yanyan.; Tian, Yang.*

A single biosensor for evaluating the levels of copper ion and L-cysteine in a live rat brain with Alzheimer’s disease.

Angew. Chem. Int. Ed.2015,54, 14053-14056.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201508635

3. Zhang, Limin.; Han, Yingying.; Zhao, Fan.; Shi, Guoyue.;* Tian, Yang.*

A Selective and Accurate Ratiometric Electrochemical Biosensor for Monitoring of Cu2+ Ions in a Rat Brain.

Anal. Chem. 2015,87, 2931-2936.

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/ac504448m

4. Liu, Wei.; Dong, Hui.; Zhang, Limin.;* Tian, Yang*.

Developing an efficient biosensor for the in vivo quantification of Cu+ ion concentration and pH in the Brain: Rational Design and Synthesis of Recognition Molecules.

Angew. Chem. Int. Ed. 2017,56, 16328-16332.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201710863

5. Liu, Li.; Zhao, Fan.; Liu, Wei.; Zhu, Tong.; Zhang, John. Z. H.; Chen, Chen.; Dai, Zhihui.;* Peng, Huisheng.; Huang, Jun-long.; Hu, Qin.; Bu, Wenbo.; Tian, Yang.*

An electrochemical biosensor with dual signal outputs: toward simultaneous quantification of pH and O2 in the brain upon ischemia and in a tumor during cancer starvation therapy.

Angew. Chem. Int. Ed. 2017,56, 10471-10475.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201705615

6. Feng, Enduo.; Zheng, Tingting.;* He, Xiaoxiao.; Chen, Jinquan.; Tian, Yang*

A novel ternary heterostructure with dramatic SERS activity for evaluation of PD-L1 expression at the single-cell level.

Sci. Adv. 2018, 4(11).

http://advances.sciencemag.org/content/4/11/eaau3494

7. Wang, Weikang.; Zhao, Fan.; Li, Minzhi.; Zhang, Chuanping.; Shao, Yuanhua.; Tian, Yang.*

A SERS Optophysiology Probe for Real‐time Mapping and Simultaneous Quantification of Carbonate and pH in a Live Mouse Brain

Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201814286

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201814286