2021年CAIA獎一等獎：基于限域空間化學測量學的單分子分析新方法研究
完成單位：廈門大學化學化工學院
完成人：朱志，楊朝勇，孫偉，李星銳，王軍霞，陳雅鴻
成果簡介：
團隊以復雜生物體系關鍵靶標的高靈敏高特異檢測為目標，開展基于限域空間化學測量學的單分子分析新方法研究，主要成果包括：1.闡釋限域空間的產生與調控機制，發展了限域空間構建新方法；2.揭示微納限域空間內分子進化規律，提出了單分子/單細胞篩選新策略；3.研究限域空間內微弱信號提取規律，發展了單分子/單細胞檢測新方法。獲得了系列優異的生物識別分子，建立了一系列高靈敏度和高選擇性生物傳感新方法，為疾病診斷與治療、環境與食品監測及生化威脅預警等國家重大需求問題的解決提供了新的手段。相關研究成果已發表于Science、Acc. Chem. Res.、Small、Sci. China Chem.、Anal. Chem.等國際權威期刊，總計20篇，授權國家發明專利20項。第一完成人朱志教授先后獲得基金委優秀青年科學基金（結題優秀）、福建省青年拔尖創新人才、中國化學會青年化學獎、“長江學者獎勵計劃”青年學者等獎項。團隊具有較強的科研能力與科學精神，表現出突出的創新潛力，研究水平處國內領先，并產生了系列具有國際影響的特色研究成果。
創新點及科學價值：
針對復雜生物體系中的檢測極限—單分子分析，其關鍵科學問題是如何在復雜背景中獲取關鍵靶標的單分子，以及如何提取單分子行為的微弱信號。為此，團隊提出基于限域空間化學測量學的單分子分析新方法研究。主要創新點及科學價值如下：1.闡釋限域空間的產生與調控機制，發展了基于液滴微流控的多相限域空間構建方法和基于DNA自組裝的多尺度限域空間構建方法。2.揭示微納限域空間內分子進化規律，提出了單分子/單細胞篩選新策略，解決傳統篩選方法繁瑣、耗時、昂貴、成功率低的問題，獲得了多種特異性識別分子，推動了復雜體系生物分析領域的發展。3.研究限域空間內微弱信號提取規律，針對核酸、蛋白、細胞不同生物靶標，在限域空間構建的基礎上發展了相應的信號放大方法，實現單分子/單細胞水平的痕量目標分子檢測。
社會經濟效益：
團隊所發展的基于限域空間催化產氣的便攜生物檢測方法已被成功應用于上百例臨床血漿、血清樣本中蛋白標志物的檢測，取得與臨床診斷一致的檢測結果，顯著優于傳統分析方法。團隊與廈門大學附屬第一醫院建立了長期良好的合作關系，為臨床樣本診斷結果的驗證、比對與確認提供支持。同時，團隊以催化產氣生物檢測的知識產權作為核心技術在廈門成立注資3000萬的廈門佰盛特生物科技有限公司，研發生產新一代生化檢測新儀器新試劑。
應用前景：
團隊擬便攜生物檢測新儀器試劑產品關鍵技術研發，推出超靈敏、多靶標、全自動和一體化的生化檢測產品，繼續開展廣泛產學研和國際合作，實現難點攻關、技術產品轉化和產品市場化，以精準醫療、腫瘤等重大疾病生化檢測等需求為目標，建設成果轉化基地，實現產業化，滿足分析檢測國家需求。
