2021年CAIA獎特等獎：生物及環境樣品中二維納米材料和有機物的分析表征技術
完成單位：中國科學院生態環境研究中心，國科大杭州高等研究院，中國科學院深圳先進技術研究院
完成人：曲廣波、張海燕、曾麗、周文華、殷諾雅、喻學鋒、周群芳、劉稷燕、劉思金、江桂斌
成果簡介：
復雜基質樣品中新污染物的分析、轉化和效應研究是對化學品環境風險認知的重要前提。該項目針對生物、環境等樣品中的無機二維納米材料及有機物的分析表征方面的難題與需求，重點開展了無機二維納米材料的單細胞攝入和細胞內特異性表征技術，以及有機物在土壤、污泥、飛灰、動植物中的分離、分析和暴露風險研究方法等工作，取得了以下研究成果：1）建立了二維納米材料氧化石墨烯(GO)與黑磷（BP）的細胞攝入和細胞內分布分析表征方法，并成功應用于其與巨噬細胞、水生單細胞生物、哺乳動物細胞等的相互作用研究；2）建立了多介質中六氯丁二烯、全氟烷基化合物等持久性有機污染物（POPs）的分析方法，揭示了其環境賦存和生物暴露風險；3）發展了效應導向分析（EDA）技術，發現了環境樣品中新型污染物并揭示其轉化及生物毒性機制。相關成果發表在Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Environ. Health Perspect.、ACS Nano、Environ. Sci. Technol.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.等期刊，并由科學出版社出版專著3部，申請專利12項，已授權發明專利5項。項目第一完成人2017年入選中國科學院青年創新促進會會員，同年獲基金委優秀青年基金資助；2018年獲“中國毒理學會優秀青年科技獎”，在瑞士舉辦的“16th ISPTS”國際會議獲“青年科學家獎”。
創新點及科學價值：
本成果屬于基礎研究成果，創新點及科學價值主要體現在以下方面：
1）建立了基于顯微拉曼光譜的GO細胞攝入和細胞內分布分析表征方法，揭示了納米材料可誘導細胞壞死性凋亡機制；
2）建立了用于研究二維納米材料BP的細胞攝入、降解和分析表征新技術，為BP類產品的開發和安全應用提供了支持和保障；
3）建立了“生物活性磷酸療法（BPT）”，揭示BP作為高選擇性化療藥物的潛能，為開發納米抗癌藥物提供新思路；
4）建立了多介質中六氯丁二烯、全氟烷基化合物等POPs的分析方法，有力支撐了國家履行關于POPs的斯德哥爾摩公約；
5）發展EDA技術，發現環境中TBBPA衍生物的健康風險，為新型有機污染物的鑒定與風險評估提供技術支持。
社會經濟效益：
1）磷基生物活性材料已在醫療等多個行業得到研究項目的支持，該項目成果顯示出巨大的臨床轉化與應用潛力；
2）復雜環境樣品中POPs樣品前處理和儀器分析方法及多部相關專著為國家履行國際公約提供了支持，也為POPs的全國環境監測體系構建提供有力支撐。
應用前景：
1）二維納米材料在細胞中的分布、降解、分析表征技術具有很高的學術價值與應用前景，有望在揭示新型納米污染物毒性機制和推動納米醫學發展發面發揮重要作用；
2）EDA技術為生物及環境中新型有機物的發掘、轉化及生物毒性研究提供理論基礎與技術方法。
