獲獎項目簡介
2018年CAIA獎一等獎獲獎項目成果簡介：功能納米探針與仿生微納界面的生物分析新方法
完成單位：北京科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，北京毅新博創(chuàng)生物科技有限公司
完成人：張學(xué)記、董海峰、馬慶偉、蘇磊、許利蘋、許太林、舒桐
成果簡介：
本項目結(jié)合納米技術(shù)、仿生技術(shù)和生物分析化學(xué)，從開發(fā)、設(shè)計和修飾新型功能納米材料、構(gòu)建仿生微納傳感界面和發(fā)展質(zhì)譜分析新方法三個方面，從識別模式和檢測原理兩方面進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)展了一系列簡便、高效的生物分析新方法和新策略，對腫瘤miRNA、蛋白質(zhì)、生物巰基、金屬離子等多類生理活性物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了高效特異性定量檢測，構(gòu)建了多種集細(xì)胞識別、成像及胞內(nèi)miRNA識別的體系，并利用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基于飛行時間質(zhì)譜分析系統(tǒng)建立了2200種微生物蛋白指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，有力地推動了生物分析技術(shù)的快速發(fā)展。
成果與創(chuàng)新點(diǎn)：
1）成果1: 功能納米探針的腫瘤miRNA檢測性新方法及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
成果內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)：（1）結(jié)合納米技術(shù)和化學(xué)生物學(xué)技術(shù)，創(chuàng)新檢測原理和信號放大策略，發(fā)展了一系列體外腫瘤核酸片段microRNA的檢測新方法；（2）通過生物分子功能化，賦予納米材料良好的生物相容性和穩(wěn)定性，構(gòu)建了多種集細(xì)胞識別、成像及胞內(nèi)miRNA識別的體系，實(shí)現(xiàn)對腫瘤細(xì)胞內(nèi)miRNA高效特異性定量檢測；（3）探索和構(gòu)建了基于miRNA生物功能的診療體系。
2）成果2：發(fā)光納米金簇的刻蝕化學(xué)及其生物傳感新方法研究
成果內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)：（1）通過對生物巰基化合物對蛋白保護(hù)的納米金簇化學(xué)刻蝕反應(yīng)的研究，建立了基于金納米簇的刻蝕反應(yīng)的生物巰基分析方法；（2）借助化學(xué)刻蝕金納米簇反應(yīng)除去金核的策略，發(fā)現(xiàn)了蛋白保護(hù)的納米金簇合成反應(yīng)中起還原劑和保護(hù)作用的蛋白的酪氨酸殘基的氧化產(chǎn)物為發(fā)光二酪氨酸，這對于開發(fā)納米金簇的內(nèi)參型比率傳感器奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)；（3）發(fā)現(xiàn)了能夠刻蝕金(0)的三膦基化合物tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP)，并建立了基于納米金簇刻蝕反應(yīng)的比率型熒光TCEP傳感器；（4）將納米金簇的刻蝕化學(xué)與聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)結(jié)合發(fā)展了高靈敏的比色型銅離子傳感器。
3) 成果3：仿生微納界面的生物傳感新方法研究
成果內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)：（1）利用仿生技術(shù)，構(gòu)建了超浸潤傳感芯片。研究痕量生物標(biāo)志物在智能檢測界面的濃縮、富集與特異識別，發(fā)展了多種核酸檢測的快速、靈敏的原位檢測方法，設(shè)計和制備高靈敏高特異檢測智能芯片。（2）設(shè)計了一維超親水傳感界面，從而實(shí)現(xiàn)廉價、便攜、靈敏、高靈敏、高特異性的一維可視化生物傳感器的成功制備。（3）開發(fā)了自驅(qū)動微/納米顆粒，利用納米材料具有易表面功能化的特點(diǎn)生物傳感界面是生物傳感器的重要組成部分，既為生物探針分子提供了一個修飾平臺，又為探針與目標(biāo)物分子、探針與探針之間的生化反應(yīng)提供了一個相互作用的環(huán)境.
4) 成果4：微生物質(zhì)譜分析新方法及2200種微生物蛋白指紋圖譜數(shù)據(jù)庫構(gòu)建
成果內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)：（1）開發(fā)了可高效萃取特征性蛋白的微生物全細(xì)胞蛋白組提取試劑和用于微生物質(zhì)譜鑒定系統(tǒng)單個樣本校準(zhǔn)的內(nèi)標(biāo)試劑；（2）國內(nèi)首次建立了2200種的微生物蛋白指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，彌補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。
成果的科學(xué)價值、社會經(jīng)濟(jì)效益、成果的應(yīng)用前景：
1). 癌癥是威脅人類生命健康的頭號殺手，精準(zhǔn)的基因分析對提高癌癥治愈率和患者生存率的意義重大。該成果圍繞核酸雜交微弱信號的提取和放大，設(shè)計多種高效的基因探針，可控合成一系列新型功能性納米材料，發(fā)展了多種靈敏度高、選擇性好的新型腫瘤microRNA（miRNA）檢測新方法，探索了miRNA生物醫(yī)學(xué)功能應(yīng)用。將有力地推動納米技術(shù)在生物傳感器及分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，對腫瘤標(biāo)志物的精準(zhǔn)診斷有重要的意義。
2) 該成果在納米金簇的刻蝕化學(xué)方面具有重要的理論和方法上的創(chuàng)新，確認(rèn)了配體蛋白中發(fā)光二酪氨酸殘基的存在，發(fā)展了一系列基于納米金簇刻蝕化學(xué)的傳感器、內(nèi)參比類型的比率傳感器以及基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的比色型傳感器，有力地推動了熒光納米金簇在生物分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，具有重要的應(yīng)用價值。
3) 該成果在界面分析傳感方面有重要的創(chuàng)新，通過不同的界面功能化，發(fā)展了一系列基于界面分析的傳感器在生物分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展、可以實(shí)現(xiàn)眾多分析物同時快速的監(jiān)測和痕量標(biāo)志物的聚集富集檢測，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用和重要的應(yīng)用價值。
4) 微生物質(zhì)譜分析新技術(shù)及2200種微生物蛋白指紋圖譜數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，建立了符合國內(nèi)微生物流行情況的2200種微生物蛋白指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，掌握了飛行時間質(zhì)譜系統(tǒng)在微生物鑒定領(lǐng)域的核心技術(shù)，該系統(tǒng)的臨床鑒定準(zhǔn)確率98％以上，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，目前已在超過40家醫(yī)院及科研單位開展應(yīng)用。獲得相關(guān)專利10余項，軟件著作權(quán)8項。目前該項目產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益累計超過6000萬元，多家著名投資公司已對企業(yè)累計投資1.5億元。
