受基于分子识别和相互作用网络的生命信息交换和逻辑功能的启发，正在进行的努力旨在开发用于多重化学/生物传感和高级信息处理的分子或纳米系统。然而，由于这些材料的制备缺陷、功能单一和范式有限，开发先进的基于纳米材料的系统并全面实现从多模式传感到分子信息处理和安全的类神经元功能仍然是一个很大的挑战。日前，我院黄伟涛副教授课题组在分子信息处理领域取得重要进展，研究成果以“Multifunctional Carbon Nanocomposites as Nano-Neurons from Multi-Mode and Multi-Analyte Sensing to Molecular Logic Computing, Steganography and Cryptography” 为题发表在国际顶尖期刊Small（IF：13.283，JCR和中科院一区Top）。论文链接：

DOI：10.1002/smll.202103983

他们以废弃鱼鳞衍生的碳纳米颗粒(FSCN)为还原剂和稳定剂，通过直接和选择性催化Ag⁺为银纳米粒子(AgNPs)，开发了一种简便、一步、温和、经济的银-碳纳米(AgNPs-FSCN)复合材料的制备方法。该复合材料具有先进的多功能性，显示出多维刺激响应能力（包括五个通道：颜色、廷德尔效应、吸收峰值强度和波长，以及荧光峰值强度），可用于重要生物分子（H₂O₂、抗坏血酸(AA)和多巴胺（DA））的多模多重检测以及高级信息处理和沟通。类似于生物感觉神经元，基于AgNPs-FSCN的系统具有可编程性和隐藏性，他们将其抽象为纳米神经元，实现了大规模并行分子逻辑计算和分子信息通信和安全（隐写术和密码术）。

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图二 材料多模多分析物传感能力

图三 材料的批量并行逻辑计算能力

图四 材料的信息编码应用

该论文第一作者为我院硕士研究生姚清锋，通讯作者为黄伟涛副教授，湖南师范大学生命科学学院为唯一通讯单位。该项研究得到了国家自然科学基金（No.21505042）、长沙市杰出青年培养计划（No.KQ2009044）、湖南省教育厅优秀青年基金项目（19B374）、湖南省高校青年骨干教师培养对象等的大力支持。该课题组还在国际刊物上发表了系列文章：1、“DNA nanosensing systems for tunable detection of metal ions and molecular crypto-steganography”（Biosensors and Bioelectronics (IF= 10.6)、 2、“Directly reusing waste fish scales for facile, large-scale and green synthesis of fluorescent carbon nanoparticles and its application in sensing of ferric ions”（ Sustainable Chemistry and Pharmacy (IF=4.5)。