获奖项目简介
2024年分析测试科学奖二等奖:液晶生物传感体系的构建新方法研究
完成单位:山东省分析测试中心,山东大学
完成人:胡琼政 于丽 武文丽 尹方超 平建涛 亓鲁滨 郭永先 程素盼 赵梅
成果简介:液晶传感器具有构造简单、成本低、响应速度快、易于实现微型化和智能化等优点,在生物检测和分析方面具有显著优势,但是其在准确性、灵敏度和特异性等方面还存在一定的不足,极大地限制了液晶传感器的实际应用。本项目以高灵敏液晶生物传感体系的构建方法及响应原理等前沿科学问题为研究核心,阐明了功能核酸、表面活性剂与液晶分子取向之间的作用机制,创建了基于表面活性剂调控核酸分子界面吸附行为的系列高灵敏液晶生物传感平台。该项目成果丰富了液晶分子取向和目标物高灵敏响应的调控理论,创建的液晶传感平台在国内外得到广泛应用,推动了生物传感、化学分析等相关基础学科的发展。
团队先后在国际权威期刊上发表高水平SCI论文37篇,其中,中科院分区1区论文35篇,影响因子>10的论文13篇,申请专利12项(其中授权3项)。相关成果被多所国内外知名学术机构的专家学者在多个国际权威期刊上引用和正面评述。项目完成人多人次获得山东省泰山学者青年专家、山东省优青、人社部高层次留学人才回国资助人选、山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才等称号,培养博士(后)和硕士生20余人,有力提升了我国在相关领域的国际影响力。
创新点及科学价值:本成果获得的重要科学发现如下:(1)通过探究功能核酸与表面活性剂修饰的液晶界面之间的相互作用,阐明了核酸信号放大与液晶分子取向之间的作用机制,提出了采用表面活性剂调控核酸分子界面吸附行为的新策略,并以此原理为基础开发了一系列新型液晶传感器,实现了对生物标志物的高灵敏度、高特异性检测和对药物的高通量筛选。(2)探究智能响应材料-表面活性剂信号传递机理,结合功能核酸、响应型水凝胶、表面活性剂等功能材料和3D打印、微流控等先进技术,发展了一系列基于新型液晶传感原理的新方法,极大地提高了检测灵敏性、特异性、可靠性和实用性,实现了对目标物的低成本、高灵敏和可视化检测。
社会经济效益:(1)本研究成果对山东省大型精密分析仪器应用技术重点实验室、山东省生物诊断分析产业创新创业共同体等平台的建设发展提供了可靠的技术支撑。(2)在团队建设方面,本成果研究团队是一支具有20余人的科研队伍,其中博士9名,团队成员先后主持国家级项目4项,省部级项目5项,横纵项目经费累计达到800余万。指导本科生以第一作者在JCR一区杂志发表学术论文1篇,被国家一类新闻网站人民日报中国经济周刊及山东省内多家知名媒体报道,积极为科教融合发展贡献力量。(3)基于团队研究成果,已与多家公司和医院签订产学研合作协议,进行产品转化和示范。
应用前景:本研究成果创新了生物传感器的原理和方法,构建了系列一体化、高通量和实用型的生物传感器。相关技术指标达到了国际领先水平,对我国生物传感器行业发展有积极推动作用;研究成果已在多所高校和医院应用推广,有效地推动了相关单位的科研和检测工作的开展。