2024年7月10日，我校生命科学与技术学院胡文君副教授和刘钢教授团队在中科院1区Top期刊Sensors and Actuators: B. Chemical杂志发表了题目为 “Nanoplasmonic Sensor Optimization via Digital Imaging Analysis and Antibody Evolution” 的研究论文。该研究设计出了基于多尺度分子动力学模拟与Nanoplasmonic Sensor彩色显微图像的色调分析方法，大幅度的提高了LSPR对生物分子检测的灵敏度。

局部表面等离激元共振 (Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR) 传感器广泛应用于药物发现、分子检测等生命科学研究。虽然传统LSPR传感器能高灵敏度地检测生物分子，但通常只提取部分表面光信号变化，忽略了微小信号及其时空分布，影响灵敏度和可重复性，限制了临床分子诊断应用。此外，传统LSPR传感器依赖芯片表面折射率变化来量化分子，这种变化受多种因素影响。在检测特定蛋白质时，高亲和力的抗体在加速检测过程和提高特异性方面至关重要。

项目团队最近开发了一种基于LSPR传感器和多尺度分子动力学模拟的新方法，在生物分子检测领域取得了突破性进展。这一创新方法不仅限于新冠病毒的检测，还在广泛的生物医学应用中展现了巨大潜力。为了克服单一分子动力学方法的局限性，研究团队提出了一种多尺度的分子动力学模拟策略，设计出高亲和力的突变体分子，从而大幅度提高LSPR传感器对待测物检测的灵敏度。相比深度学习虚拟筛选方法，这种结合多尺度分子动力学模拟的方法更加高效，不依赖于大型数据集，并提供了详细的分子相互作用见解。此外，研究团队创新采用了基于LSPR彩色显微图像的色调的分析方法（利用HSV色彩模型的H通道），显著提高了检测灵敏度。

这一多功能LSPR显微平台不仅提升了LSPR传感器的性能，还为研究各种生物分子相互作用提供了新的可能性，推动了诊断和治疗开发的进程。研究成果展示了多尺度MD模拟在生物医学研究中的巨大潜力，有望在未来的生物医学检测中广泛应用，显著改善疾病诊断和治疗效果。

华中科技大学胡文君副教授、刘钢教授为论文共同通讯作者，华中科技大学生命科学与技术学院梁珈玮博士、覃宇硕士为论文的共同第一作者。华中科技大学生命学院为第一完成单位。该研究受到国家自然科学基金（82072735）、中央高校基本科研业务专项资金和人畜共患传染病重症诊治全国重点实验室的资助。该研究联合我校生命学院、量准（上海）实业有限公司、量准（武汉）生命科技有限公司等国内产、学、研多家单位共同参与研发。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136287