2022年CAIA獎一等獎：納米孔道智能傳感與應用研究
完成單位：南京大學化學化工學院，華東理工大學信息科學與應用研究
完成人：應佚倫、于汝佳、馬慧、胡正利、萬永菁、李孟寅、劉少創(chuàng)、蘆思珉、武雪原、龍億濤
成果簡介：本項目針對生命分析化學測量缺乏高靈敏、精準可控的傳感器和高通量、高穩(wěn)定儀器系統(tǒng)的瓶頸問題，可控設計構建了具有多重靈敏域的立體空間限域納米孔道，提出了納米孔道電極感受電勢模型，建立了電化學智能傳感新方法、新原理和新機制，突破了瞬態(tài)超微電流檢測儀器系統(tǒng)研制上的“卡脖子”問題，研制了高靈敏、高穩(wěn)定的陣列化納米孔道傳感裝置系統(tǒng)，揭示了動態(tài)化學與生命過程中的單個體作用機制。研制的高靈敏納米孔道傳感器、智能大數(shù)據(jù)分析軟件及陣列化測量儀器系統(tǒng)等系列創(chuàng)新成果應用于疾病標志物精準檢測及抗生素孔道藥物篩選等方面，對于推動納米孔道電化學傳感技術的突破性發(fā)展具有重要科學與應用價值。
創(chuàng)新點及科學價值：
(1)設計構建了立體空間限域納米孔道，研制了具有多重靈敏域的納米孔道傳感器，發(fā)展了普適性多肽單分子分析方法,將電化學測量空間分辨能力提高至亞納米水平。
(2)建立了無線納米孔道電化學傳感新方法，提出納米孔道孔尖電荷極化增強電化學測量新機制，構建了納米孔道電極感受電勢模型，實現(xiàn)了單個體超快非穩(wěn)態(tài)測量。
(3)研制了納米孔道智能傳感裝置系統(tǒng)，建立了通用型納米孔道儀器校準方法，發(fā)展了納米孔道頻率譜圖分析方法，實現(xiàn)了高通量高靈敏單分子實時在線測量。
社會經(jīng)濟效益：
(1)研制的納米孔道測量儀器及方法被應用于抗生素孔道藥物篩選及疾病標志物精準檢測等方面；
(2)發(fā)展的通用型納米孔道傳感方法和測量儀器被應用于本科生單分子實驗教學實驗，推動了本科生分析實驗課程創(chuàng)新；
(3)組織了系列國際會議，提升了我國在納米孔道傳感領域的國際話語權與國際影響力，為提高重大生物醫(yī)學產(chǎn)業(yè)發(fā)展與高端電分析化學儀器研發(fā)提供科技支撐。
應用前景：本成果創(chuàng)新的納米孔道智能傳感方法有望應用于高通量、高靈敏的單個蛋白質(zhì)序列及動態(tài)結構分析、單個顆粒化學過程精準測量及活細胞內(nèi)化學反應過程分析，推動對疾病標志物的發(fā)現(xiàn)、疾病機理的研究、分子免疫機制的解析、藥物開發(fā)、個體化治療等的發(fā)展。納米孔道智能傳感儀器系統(tǒng)可為進一步自主創(chuàng)新研制面向生物醫(yī)學的原創(chuàng)儀器裝置提供技術領先保障，持續(xù)發(fā)展更多“卡別人脖子”的納米孔道高端應用技術，搶占國際知識產(chǎn)權制高點，實現(xiàn)相關高精密儀器和功能器件產(chǎn)品在體外診斷、藥物篩選以及信息存儲等多個應用場景下的產(chǎn)業(yè)化推廣，為提高我國重大生物醫(yī)學產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科技支撐。
