团队负责人：周楠迪

出生日期: 1974年10月

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. 发酵过程中代谢物和微生物的检测等。

 

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

 

团队成员

张雨婷 副研究员，德国亚琛工业大学生物电子学专业博士

王晓丽 副教授，中国药科大学药物化学专业博士

 

科研项目：

1. 2018年江苏省六大人才高峰（JY-078）

2.  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)

3. 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)

4. 2012年省部级人才支持计划 (NCET-12-0878)

5. 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)

6. 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。

图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DNA纳米自组装结构、分子机器、纳米模拟酶、不同特性的纳米材料等，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）。

图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，以及基于微电极阵列芯片、丝网印刷电极和干试剂技术等，并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。

图3 通过逻辑门运算检测脑外伤（TBI）标志物

（4）发酵过程中代谢物和微生物的检测

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。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）。

图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：

江苏省高校生物学学科联盟理事，中国生物化学与分子生物学会会员，国内外40余种期刊审稿人

 

指导硕、博士生专业方向

团队现有在读博士生4人，硕士生16人

招生专业包括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、制糖工程

 

 

代表性文章、著作及专利

近年来发表国内国际期刊论文70余篇，其中SCI论文60余篇，论文单篇最高被引用140余次。授权和申请国家发明专利30余项。主编和参编教材9部。近3年的代表性论文和著作如下：

期刊论文

1. Haohan Chen, Youhe Xiang, Rongfeng Cai, Liang Zhang*, Yuting Zhang, Nandi Zhou*, An ultrasensitive biosensor for dual-specific DNA based on deposition of polyaniline on a self-assembled multi-functional DNA hexahedral-nanostructure. Biosensors and Bioelectronics 2021, 179: 113066. (IF 10.257)

2. Rongfeng Cai, Shixin Zhang, Luo Chen, Maolin Li*, Yuting Zhang, Nandi Zhou*, Self-assembled DNA nanoflowers triggered by a DNA walker for highly sensitive electrochemical detection of Staphylococcus aureus. ACS Applied Materials & Interfaces 2021, 13(4): 4905-4914. (IF 8.758)

3. Rongfeng Cai, Zhongwen Zhang, Haohan Chen, Yaping Tian, Nandi Zhou*, A versatile signal-on electrochemical biosensor for Staphylococcus aureus based on triple-helix molecular switch. Sensors and Actuators B: Chemical 2021, 326: 128842. (IF 7.10)

4. Hao Wei, Rongfeng Cai, Hui Yue, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Screening and application of a truncated aptamer for high-sensitive fluorescent detection of metronidazole. Analytica Chimica Acta 2020, 1128: 203-210. (IF 5.977)

5. Rongfeng Cai, Fan Yin, Haohan Chen, Yaping Tian, Nandi Zhou*, A fluorescent aptasensor for Staphylococcus aureus based on strand displacement amplification and self-assembled DNA hexagonal structure. Microchimica Acta 2020, 187: 304. (IF 6.232)

6. Haohan Chen, Xiaofan Sun, Rongfeng Cai, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Switchable DNA tweezer and G-quadruplex nanostructures for ultrasensitive voltammetric determination of the K-ras gene fragment. Microchimica Acta 2019, 186: 843. (IF 5.479)

7. Rongfeng Cai^†, Fan Yin^†, Zhongwen Zhang, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Functional chimera aptamer and molecular beacon based fluorescent detection of Staphylococcus aureus with strand displacement-target recycling amplification. Analytica Chimica Acta 2019, 1075: 128-136. (IF 5.256)

8. 巫朦朦, 蔡蓉凤, 田亚平, 周楠迪*, 全细菌SELEX法筛选粪肠球菌特异性适配体. 中国生物化学与分子生物学报 2019, 35(7): 730-738. （2019年第7期封面文章和期刊编辑推荐文章）

9. 巫朦朦, 韩旭艳, 蔡蓉凤, 李茂林*, 田亚平, 周楠迪*, 庆大霉素特异性单链DNA适配体的筛选、表征和应用. 中国科学: 生命科学 2019, 49(5): 637-648.

10. Sha Zhu, Xiaoying Wang, Cheng Jing, Yongmei Yin*, Nandi Zhou*, A colorimetric ATP assay based on the use of a magnesium(II)-dependent DNAzyme. Microchimica Acta 2019, 186: 176. (IF 5.479)

11. Jingjing Nie, Luyi Yuan, Ke Jin, Xuyan Han, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Electrochemical detection of tobramycin based on enzymes-assisted dual signal amplification by using a novel truncated aptamer with high affinity. Biosensors and Bioelectronics 2018, 122: 254-262. (IF 8.173)

12. Xiaofan Sun, Haohan Chen, Shuling Wang, Yiping Zhang, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Electrochemical detection of sequence-specific DNA based on formation of G-quadruplex-hemin through continuous hybridization chain reaction. Analytica Chimica Acta 2018, 1021: 121-128. (IF 5.123)

13. Xuyan Han, Yuhong Zhang, Jingjing Nie, Songyin Zhao, Yaping Tian, Nandi Zhou*, Gold nanoparticle based photometric determination of tobramycin by using new specific DNA aptamers. Microchimica Acta 2018, 185: 4. (IF 5.705)

专著

14. Nandi Zhou*, Rongfeng Cai, Xuyan Han, Screening, Post-SELEX Optimization and Application of DNA Aptamers Specific for Tobramycin, pp 1-18, in Stefan Zielonka and Simon Krah (eds), Genotype Phenotype Coupling. Methods in Molecular Biology, volume 2070. Springer, New York, NY, 2020.

15. Nandi Zhou, Hai Shi, Chapter 2-Metal Nanomaterials, in Genxi Li (ed.), Nano-Inspired Biosensors for Protein Assay with Clinical Applications. Elsevier, 2019, pp 39-65.

教材

16. 周楠迪，崔文璟，田亚平，生物化学实验指导（第2版），高等教育出版社，2020。

17. 田亚平主编，周楠迪，夏海锋副主编，生化分离原理与技术（第二版），化学工业出版社，2020。

 

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年省部级人才

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）