欢迎来到糖化学与生物技术教育部重点实验室
分子识别与生物分析研究室
  2017-05-19  

 

课题组组长:周楠迪

出生日期: 197410

职称: 教授,博士生导师

Tel.: +86 510 85197831

E-mail: zhounandi@jiangnan.edu.cn

 

研究领域及方向

研究方向包括生物大分子的结构与功能、生物分析与检测技术、纳米生物技术等方面,涉及到基于适配体的生物分析、新型纳米生物传感器的研制、生物信号分子及其与蛋白质的相互作用、食品有害残留物的检测、发酵过程中代谢物的检测、关键生物标志物的检测、逻辑门的设计和构建等方面,具体包括:

1. 核酸适配体的筛选及其在食品有害残留物检测中的应用;

2. 用于分析DNA序列、酶活性、蛋白质等的纳米生物检测技术;

3. 关键性生物标志物的检测;

4. 发酵过程中代谢物的检测等。

 

教育、工作经历:

2015/9-至今 江南大学生物工程学院,教授

2009/9-2015/9江南大学生物工程学院,副教授

2010/10-2011/10 美国加州大学圣地亚哥分校,访问学者

2004/9-2007/6 南京大学生物化学与分子生物学专业,博士

1998/9-2002/3 江南大学发酵工程专业,硕士

1992/9–1996/7 南京大学生物化学专业,学士

 

科研项目:

1. 食品抗生素残留快速电化学检测方法的研究,国家自然科学基金面上项目 (31271860)

2. 氨基甲酸乙酯降解酶的研究及其在检测与控制中的应用,江南大学自主科研计划重点项目(JUSRP51402A)

3. 教育部新世纪优秀人才支持计划 (NCET-12-0878)

4. 基于纳米材料的生物催化分析及相关生物传感器的研制,教育部重点项目 (109079)

5. 糖蛋白质组中低丰度组分检测策略与分析方法的研究,国家自然科学基金青年项目 (20805020)

 

主要研究内容、目标及进展

研究内容包括基于适配体的生物分析、新型纳米生物传感器的研制、生物信号分子及其与蛋白质的相互作用、食品有害残留物的检测、发酵过程中代谢物的检测、关键生物标志物的检测、逻辑门的设计和构建等方面。

1)核酸适配体的筛选及其在食品有害残留物检测中的应用

食品有害残留物,包括抗生素和农药残留物、食源性病原微生物等的检测对于食品安全控制及质量体系与国际标准接轨具有重要的经济和社会意义。在对抗生素等小分子有害残留的检测中,以核酸适配体作为识别和信号元件构建检测方法具有方法多样性和高灵敏的特点。为了获得高特异性、高亲和力和高稳定性的核酸适配体序列,采用了优化的磁珠SELEX、氧化石墨烯SELEX等技术从单链核酸文库中筛选适配体序列,通过对序列进行结构分析并优化,获得了对链霉素、氧氟沙星等抗生素具有高亲和力的适配体。利用核酸适配体作为识别元件,设计了多样化的小分子有害残留物检测策略,建立了多种高灵敏度检测抗生素残留的方法,用来对牛奶、蜂蜜等食品样品中残留物进行检测,检测限从HPLC方法的μM级降低至nM级。通过整合应用便携式电化学检测技术和基于功能化胶体金的试剂盒型检测技术等,开发快速检测产品。

1 基于氧化石墨烯-SELEX技术筛选获得氧氟沙星特异性的ssDNA适配体

2)用于分析DNA序列、酶活性、蛋白质等的纳米生物检测技术

特定DNA序列、低丰度蛋白质、特异性酶活性分析在食品和发酵工业、医疗诊断、生物学等多个领域具有重要意义。通过引入G-四链体产生序列、金纳米颗粒、磁性纳米颗粒等多种表面功能化的纳米材料,结合酶底物分子设计,以电化学、光谱学、PCR方法作为主要检测手段,采用多元化的标记技术和信号放大手段实现对靶分子进行高灵敏度检测,同时分析DNA和蛋白质之间的相互作用。研究成果“基于蛋白质电化学发展新型生物传感器的研究”获得2010年教育部高等学校科学研究优秀成果自然科学二等奖(6/6)。在DNA传感器和多组分同时检测方面,发表在Electrochemistry Communications 2014, 42: 60-63上的论文 Coupling DNA with enzyme activity: A complex electrochemical sensor with enhanced specificity被加拿大医药研究资讯公司环球医学发现(Global Medical DiscoveryGMD)选为“关键科学文章(Key scientific article)”。通过底物设计建立的一种对酪氨酸酶活性的检测方法发表在Analyst 2012, 137: 823-825后当月即成为Analyst杂志月度“Top ten most accessed articles”。

2 同时检测不同核酸序列和酶活性的多组分分析方法

3)关键性生物标志物的检测

关键性生物标志物通常与疾病和损伤的诊断密切相关。对于生物标志物的特异性不够高的情况,通过选取2-3个生物标志物并设计构建酶逻辑门和相应的待测产物,大大提高诊断的准确性。研制了基于微针阵列的可用于皮下组织信号检测的微创电化学传感器,以及基于丝网印刷电极和干试剂技术的一次性检测电极,并将其与酶逻辑门的设计有机结合,用于对人体疾病和损伤的快速检测。通过对酶促反应的设计,进一步研制了基于生物燃料电池的自供能型检测方法。通过对肿瘤标志物的高灵敏检测或多标志物同时检测,建立潜在的肿瘤早期筛查方法。

3 通过逻辑门运算检测脑外伤(TBI)标志物

4)发酵过程中代谢物的检测

发酵过程中对代谢物进行及时分析对于发酵过程控制非常重要,发酵过程是个复杂系统,具有非线性、时变、不可逆和大滞后特性。生化参数传感器的匮乏和复杂系统模型的“劣构性”,是造成复杂发酵体系控制与优化难度大的主要原因。通过发酵过程生化量在线检测关键技术的研究建立了一系列针对发酵系统各类生化指标的高灵敏度定量检测方法和相应的传感器,并通过与微流控等技术的整合,形成了针对发酵过程中生化量进行在线检测的方法和器件,实现发酵过程中关键指标的高效实时检测。在此过程中,对发酵分析中所需使用的部分检测用酶,如:脲酶、氨基甲酸乙酯降解酶等的结构、酶学性质、功能分析和生产制备也开展了研究。发表在Anal. Chem. 2006, 78: 5227-5230上的高灵敏检测过氧化氢和胆固醇的方法,发表至今已被引用102次。研究成果“数字化发酵优化与控制关键技术的研究”获得了2014年中国轻工业联合会科技进步二等奖(2/8),研究成果“基于生化检测的发酵智能控制技术创新与应用”获得2014年中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖(2/10)。

4 氨基甲酸乙酯降解酶的分子结构研究及其在酒类氨基甲酸乙酯在线检测中的应用

 


学术兼职:

中国生物化学与分子生物学会会员,国内外30余种期刊审稿人

 

研究队伍

博士研究生:蔡蓉凤

硕士研究生:王春帅 张智威 张玉红孙笑凡 刘晶 韩旭艳 姚斌斌 聂晶晶巫朦朦

 

指导硕、博士生专业方向

生物化学与分子生物学、发酵工程、轻工技术与工程、生物工程

 

代表性文章、著作及专利

近年来发表国内国际期刊论文50余篇,其中SCI论文近40篇,论文单篇最高被引用110余次。授权和申请国家发明专利10余项。主编和参编教材5部。代表性期刊论文如下:

1. Zhiwei Zhang, Xiaoxia Lu, Yaping Tian, Nandi Zhou*, High-sensitive electrochemical determination of ethyl carbamate using urethanase and glutamate dehydrogenase modified electrode. Electroanalysis 2017, 29(2): 481-488. (IF 2.471)

2. Xiaofeng Liu, Qian Zhang, Nandi Zhou, Yaping Tian*, Expression of an acid urease with urethanase activity in E. coli and analysis of urease gene. Molecular Biotechnology 2017, 59: 84-97. (IF 1.752)

3. Chunshuai Wang, Chang Liu, Jibao Luo, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Direct electrochemical detection of kanamycin based on peroxidase-like activity of gold nanoparticles. Analytica Chimica Acta 2016, 936: 75-82. (IF 4.712)

4. Yuhong Zhang, Yuanding You, Ziwei Xia, Xuyan Han, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Graphene oxide-based selection and identification of ofloxacin-specific single-stranded DNA aptamers. RSC Advances 2016, 6(101): 99540-99545. (IF 3.289)

5. Jingke Xue, Jing Liu, Chunshuai Wang, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Simultaneous electrochemical detection of multiple antibiotic residues in milk based on aptamers and quantum dots. Analytical Methods 2016, 8(9): 1981-1988. (IF 1.915)

6. Qian Zhang, Xiaohong Zha, Nandi Zhou, Yaping Tian*, Preparation of crosslinked enzyme aggregates (CLEAs) of acid urease with urethanase activity and their application. Journal of Basic Microbiology 2016, 56(4): 422-431.

7. Shuling Wang, Yong Liu, Xiaofan Sun, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Ultrasensitive electrochemical detection of dual DNA targets based on G-quadruplex-mediated amplification. RSC Advances 2015, 5(71): 57532-57537. (IF 3.84)

8. Nandi Zhou*, Jibao Luo, Juan Zhang, Yuanding You, Yaping Tian, A label-free electrochemical aptasensor for the detection of kanamycin in milk. Analytical Methods 2015, 7(5): 1991-1996. (IF 1.938)

9. Xiaoxia Lu, Nandi Zhou, Yaping Tian*, Spectrophotometric determination of ethyl carbamate through bi-enzymatic cascade reactions. Analytical Methods2015, 7(4): 1261-1264. (IF 1.938)

10. Nandi Zhou*, Yong Liu, Yuanding You, Jibao Luo, Yaping Tian, Coupling DNA with enzyme activity: A complex electrochemical sensor with enhanced specificity. Electrochemistry Communications 2014, 42: 60-63. (IF 4.425)

11. Nandi Zhou*, Juan Zhang, Yaping Tian, Aptamer-based spectrophotometric detection of kanamycin in milk. Analytical Methods 2014, 6(5): 1569-1574. (IF 1.855)

12. Nandi Zhou, Xiaolei Gu, Xiaohong Zha, Yaping Tian*, Purification and characterization of a urethanase from Penicillium variabile. Applied Biochemistry and Biotechnology 2014, 172: 351-360. (IF 1.893)

13. Nandi Zhou*, Jingyuan Wang, Juan Zhang, Can Li, Yaping Tian, Joseph Wang, Selection and identification of streptomycin-specific single-stranded DNA aptamers and the application in the detection of streptomycin in honey. Talanta2013, 108: 109-116. (IF 3.498)

14. Nandi Zhou, Xiaolei Gu, Yaping Tian*, Isolation and characterization of urethanase from Penicillium variabile and its application to reduce ethyl carbamate contamination in Chinese rice wine. Applied Biochemistry and Biotechnology 2013, 170: 718-728. (IF 1.893)

15. Zonghuang Ye, Wei Zhang, Lili Liu, Guifang Chen*, Zhongming Shen, Nandi Zhou*, Fabrication of a colorimetric biosensing platform for the detection of protein–DNA interaction. Biosensors and Bioelectronics 2013, 46: 108-112. (IF 5.437)

16. Sa Li, Langyong Mao, Yaping Tian, Joseph Wang, Nandi Zhou*, Spectrophotometric detection of tyrosinase activity based on boronic acid-functionalized gold nanoparticles. Analyst 2012, 137(4): 823-825. (IF 4.230)

17. Ming Zhou, Nandi Zhou, Filiz Kuralay, Joshua R. Windmiller, Serguey Parkhomovsky, Gabriela Valdés-Ramírez, Evgeny Katz, Joseph Wang*, A self-powered “sense-act-treat” system that is based on a biofuel cell and controlled by Boolean logic. Angewandte Chemie International Edition2012, 51(11): 2686-2689. (IF 13.734)

18. Gabriela Valdés-Ramírez, Joshua R. Windmiller, Jonathan C. Claussen, Alexandra G. Martinez, Filiz Kuralay, Ming Zhou, Nandi Zhou, Ronen Polsky, Philip R. Miller, Roger Narayan, Joseph Wang*, Multiplexed and switchable release of distinct fluids from microneedle platforms via conducting polymer nanoactuators for potential drug delivery. Sensors and Actuators B: Chemical 2012, 161(1): 1018-1024. (IF 3.898)

19. Nandi Zhou, Joshua R. Windmiller, Gabriela Valdés-Ramírez, Ming Zhou, Jan Halámek, Evgeny Katz, Joseph Wang*, Enzyme-based NAND gate for rapid electrochemical screening of traumatic brain injury in serum. Analytica Chimica Acta 2011, 703(1): 94-100. (IF 4.555)

20. Joshua R. Windmiller, Nandi Zhou, Min-Chieh Chuang, Gabriela V. Ramírez, Padmanabhan Santhosh, Philip R. Miller, Roger Narayan, Joseph Wang*, Microneedle array-based carbon paste amperometric sensors and biosensors. Analyst2011, 136(9): 1846-1851. (IF 4.230)

21. Qianlu Yang, Jing Zhao, Nandi Zhou, Zonghuang Ye, Genxi Li*, Electrochemical sensing telomere-bending motions caused by hTRF1. Biosensors and Bioelectronics 2011, 26(5): 2228-2231. (IF 5.437)

22. Nandi Zhou, Ya Cao, Genxi Li*, Electron transfer and interfacial behavior of redox proteins. Science China Chemistry 2010, 53(4): 720-736. (IF 1.327)

23. Lin Chen, Junyi Huang, Fanben Meng, Nandi Zhou*, Distinguishing tumor cells via analyzing intracellular telomerase activity. Analytical Sciences 2010, 26(5): 535-538. (IF 1.569)

24. Kun Han, Zhiqiang Liang, Nandi Zhou*, Design strategies for aptamer-based biosensors. Sensors 2010, 10(5): 4541-4557. (IF 1.953)

25. Nandi Zhou, Zhenyu Shao, Yinxi Huang, Tongyang Zhu, Genxi Li*, Electroanalysis of D-amino acid oxidase and its interaction with hydrogen peroxide. Analytical Letters 2008, 41(8): 1408-1418. (IF 0.965)

26. Nandi Zhou, Zhenyu Chen, Dongmei Zhang, Genxi Li*, Electrochemical assay of human islet amyloid polypeptide and its aggregation. Sensors 2008, 8(9): 5987-5995. (IF 1.953)

27. Jing Wang, Nandi Zhou, Zhiqiang Zhu, Junyi Huang, Genxi Li*, Detection of flavonoids and assay for their antioxidant activity based on enlargement of gold nanoparticles. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2007, 388(5-6): 1199-1205. (IF 3.659)

28. Nandi Zhou, Jing Wang, Ting Chen, Zhiguo Yu, Genxi Li*, Enlargement of gold nanoparticles on the surface of a self-assembled monolayer modified electrode: A mode in biosensor design. Analytical Chemistry 2006, 78(14): 5227-5230. (IF 5.695)

 

 

奖项与荣誉

1.  2015年江南大学首届优秀教学奖

2.  2014年中国轻工业联合会科技进步二等奖(2/8

3.  2014年中国商业联合会科技进步一等奖(2/12

4.  2014年中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖(2/10

5.  2014年江苏省本科高校青年教师教学竞赛优胜奖

6.  2013年中国轻工业联合会科技进步三等奖(2/5

7.  2012年教育部新世纪优秀人才

8.  2012年江南大学第八届“我最喜爱的老师”荣誉称号

9.  2011年中国粮油学会科学技术三等奖(3/6

10.  2010年教育部高等学校科学研究优秀成果自然科学二等奖(6/6

 

技术支持:信息化建设与管理中心
校内备案号:JW备170140

地址:江苏省无锡市蠡湖大道1800号
邮编:214122
联系电话:0510-85912032
服务邮箱:netser@jiangnan.edu.cn