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：北京科技大學化學與生物工程學院，北京毅新博創生物科技有限公司
完成人：張學記、董海峰、馬慶偉、蘇磊、許利蘋、許太林、舒桐
成果簡介：
本項目結合納米技術、仿生技術和生物分析化學，從開發、設計和修飾新型功能納米材料、構建仿生微納傳感界面和發展質譜分析新方法三個方面，從識別模式和檢測原理兩方面進行創新，發展了一系列簡便、高效的生物分析新方法和新策略，對腫瘤miRNA、蛋白質、生物巰基、金屬離子等多類生理活性物質實現了高效特異性定量檢測，構建了多種集細胞識別、成像及胞內miRNA識別的體系，并利用具有自主知識產權的基于飛行時間質譜分析系統建立了2200種微生物蛋白指紋圖譜數據庫，有力地推動了生物分析技術的快速發展。
成果與創新點：
1）成果1: 功能納米探針的腫瘤miRNA檢測性新方法及生物醫學應用
成果內容及創新點：（1）結合納米技術和化學生物學技術，創新檢測原理和信號放大策略，發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定性，構建了多種集細胞識別、成像及胞內miRNA識別的體系，實現對腫瘤細胞內miRNA高效特異性定量檢測；（3）探索和構建了基于miRNA生物功能的診療體系。
2）成果2：發光納米金簇的刻蝕化學及其生物傳感新方法研究
成果內容及創新點：（1）通過對生物巰基化合物對蛋白保護的納米金簇化學刻蝕反應的研究，建立了基于金納米簇的刻蝕反應的生物巰基分析方法；（2）借助化學刻蝕金納米簇反應除去金核的策略，發現了蛋白保護的納米金簇合成反應中起還原劑和保護作用的蛋白的酪氨酸殘基的氧化產物為發光二酪氨酸，這對于開發納米金簇的內參型比率傳感器奠定了方法學基礎；（3）發現了能夠刻蝕金(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的比率型熒光TCEP傳感器；（4）將納米金簇的刻蝕化學與聚集誘導發光效應結合發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
成果內容及創新點：（1）利用仿生技術，構建了超浸潤傳感芯片。研究痕量生物標志物在智能檢測界面的濃縮、富集與特異識別，發展了多種核酸檢測的快速、靈敏的原位檢測方法，設計和制備高靈敏高特異檢測智能芯片。（2）設計了一維超親水傳感界面，從而實現廉價、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）開發了自驅動微/納米顆粒，利用納米材料具有易表面功能化的特點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，又為探針與目標物分子、探針與探針之間的生化反應提供了一個相互作用的環境.
4) 成果4：微生物質譜分析新方法及2200種微生物蛋白指紋圖譜數據庫構建
成果內容及創新點：（1）開發了可高效萃取特征性蛋白的微生物全細胞蛋白組提取試劑和用于微生物質譜鑒定系統單個樣本校準的內標試劑；（2）國內首次建立了2200種的微生物蛋白指紋圖譜數據庫，彌補了國內在該領域的空白。
成果的科學價值、社會經濟效益、成果的應用前景：
1). 癌癥是威脅人類生命健康的頭號殺手，精準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生物醫學功能應用。將有力地推動納米技術在生物傳感器及分析化學領域的應用和發展，對腫瘤標志物的精準診斷有重要的意義。
2) 該成果在納米金簇的刻蝕化學方面具有重要的理論和方法上的創新，確認了配體蛋白中發光二酪氨酸殘基的存在，發展了一系列基于納米金簇刻蝕化學的傳感器、內參比類型的比率傳感器以及基于聚集誘導發光效應的比色型傳感器，有力地推動了熒光納米金簇在生物分析化學領域的應用和發展，具有重要的應用價值。
3) 該成果在界面分析傳感方面有重要的創新，通過不同的界面功能化，發展了一系列基于界面分析的傳感器在生物分析化學領域的應用和發展、可以實現眾多分析物同時快速的監測和痕量標志物的聚集富集檢測，在生物醫學領域具有重要的應用和重要的應用價值。
4) 微生物質譜分析新技術及2200種微生物蛋白指紋圖譜數據庫的構建，建立了符合國內微生物流行情況的2200種微生物蛋白指紋圖譜數據庫，掌握了飛行時間質譜系統在微生物鑒定領域的核心技術，該系統的臨床鑒定準確率98％以上，達到國際領先水平，目前已在超過40家醫院及科研單位開展應用。獲得相關專利10余項，軟件著作權8項。目前該項目產生直接經濟效益累計超過6000萬元，多家著名投資公司已對企業累計投資1.5億元。
