2024年分析測試科學獎一等獎:基于序控液滴技術的微流控分析和篩選
完成單位:浙江大學,浙江大學杭州國際科創中心
完成人:方群、潘建章、王慧峰、王宇、石韶雯、蔣易蓉、王建偉、陳建波、董芝、吳杰
核心方法創新:在國際上首創“序控液滴(SODA)”微流體操縱新技術,獲中國發明專利和美國專利授權。構建了完整的SODA液滴操縱方法學體系,自動完成pL-nL級液滴的生成、分裂、遷移、尋址、定位、融合、分選等操作。與其它微流控技術相比,具有突出的可控性、靈活性和通用性,在超微量大規模分析/篩選和復雜多步微量樣品預處理/分析方面,獨具優勢。基于SODA技術,發展了一系列原創的微流控液滴操控和超微量樣品預處理/分析/篩選方法,包括nL級單細胞蛋白質組與多組學樣品預處理、單細胞分選、大規模高通量液滴篩選、fL-pL液滴操縱、微量細胞實驗、集成化色譜探針等方法。
儀器研制:研制四代6套微流控液滴分析篩選儀器,在進行大規模高通量篩選中的試樣/試劑消耗水平上,較目前商品化儀器和文獻報道系統,具有領先優勢;研制了三代自動化單細胞分選、捕獲與預處理系統,并用于構建世界首套全流程操作自動化的單細胞蛋白質組分析平臺。
成果應用:廣泛開展SODA系統和儀器在單細胞/單分子分析、高通量篩選、微尺度細胞實驗、微量樣品分析、現場自動化分析等領域的拓展應用,在單細胞蛋白質組和多組學分析方面取得突破性進展。
社會經濟效益:SODA核心專利以許可使用方式授權給產業化公司進行生產。1臺自動化、高通量微流控液滴篩選儀器被提供給上海國家蛋白質科學中心用于蛋白質結晶篩選。研制單細胞分選、捕獲與預處理系統,1臺被提供給浙江大學杭州國際科創中心用于構建全自動單細胞蛋白質組分析平臺;1臺被提供給人體蛋白質組導航國際大科學計劃(π-HuB)廣州“慧眼”大科學設施,開展合作研究;還被用于與多家單位的合作研究,包括:浙江大學醫學院、附屬第二醫院、邵逸夫醫院、婦產科醫院,浙江省腫瘤醫院,中科院深圳先進技術研究院等,已開展臨床腫瘤診斷、生殖科學和神經科學領域單細胞樣品測試超過1000樣。
應用前景:圍繞SODA技術,已形成了完整的技術方法學、儀器和應用體系,在國際微流控研究中已形成一個源自中國的微流控技術研究新領域。相關成果對解決微流控分析系統通用化、實用化和普及化中的難點問題具有關鍵作用,將為化學、生物、醫學、藥學等生命科學領域的超微量、高通量分析篩選提供重要的平臺,在生物醫學研究、高通量篩選、新藥研發、臨床診斷、現場分析等領域獲得廣泛的應用。