2021年CAIA獎一等獎：基于光譜成像技術的生命相關物質的檢測識別研究
完成單位：北京師范大學化學學院
完成人：那娜，歐陽津，沈曉彤，崔燕云，王樂，王巖，宋權威，彭曼舒，付強
成果簡介：
本團隊針對疾病精準檢測、早期預警、快速篩查等重大需求，基于DNA納米材料、小分子熒光探針、金屬納米等材料的設計，結合熒光成像、擴增技術、等離子體基元增強熒光、化學發光、催化發光、熒光共振能量轉移、化學發光能量轉移、陣列識別等技術，對離子、小分子、miRNA、蛋白質等生命相關物質進行檢測、快速識別及癌癥診療研究。研究內容包括：核酸的納米材料構建及腫瘤原位成像與診療研究、小分子熒光探針的合成及生物成像檢測、等離子體基元增強熒光納米探針及生物成像檢測應用、基于納米材料的化學發光檢測成像及識別研究。相關研究在Adv. Funct. Mater., Chem. Sci.、Small、TrAC-Trend. Anal. Chem.、Anal. Chem.等期刊上共發表SCI論文62篇，影響因子5.0以上52篇；授權國家發明專利5項，1項轉讓。相關成果受到國內外同行的廣泛關注，他引次數超過1000次。完成國家自然科學基金9項，團隊成員先后獲得國家自然科學基金青年基金資助、中國化學會青年化學獎、中國化學會分析化學專業委員會頒發的女分析化學家獎等獎項。同時，該申報團隊與國內多家科研單位、醫藥及高校建立了良好的合作關系，積極拓展相關成果技術的應用開發及成果轉化。
創新點及科學價值：
1）構建多種核酸納米材料，開展腫瘤原位成像與診療研究，首次提出了活細胞內的核酸等溫擴增技術，設計了獨特的多維高負載的納米材料，并保持負載物之間的活性互不干擾，還提出了單分子檢測及堿基錯配分析的有效途徑。
2）設計多種小分子熒光探針，實現了單一分子對同源性結構相似物質的直接檢測和可視化過程監測，為代謝過程研究提供了重要依據；AIE小分子探針復合材料的設計，為重要物質檢測、DNA測序、單堿基突變及蛋白構型監測提供了有效方法。
3）構建多種等離子體基元增強熒光納米探針，改善了傳統熒光探針的光學性能，簡便、穩定、成本低，為生物物質高靈敏檢測提供了有效途徑，并借助陣列識別技術，進一步提高了傳感器陣列的識別性能。
4）設計多種納米材料化學發光的檢測識別體系，結合低溫等離子體、金簇介導的魯米諾催化、能量共振轉移、熒光量子點等技術，提高了檢測性能，并構建納米傳感器陣列，為高通量分析和篩選提供了便捷途徑。
社會經濟效益：
研究成果能夠對復雜生物樣品進行快速、高靈敏檢測，并且成本低，裝置簡單，操作便捷，利于推廣，在國內外產生了重要影響。授權專利5項，其中1項已經轉讓。后續的光學檢測裝置、分子及納米探針等仍在繼續開發和研究，并與中科院上海光機所、中國醫學科學院腫瘤醫院、清華大學等多家單位開展合作，推動了診療檢測新方法的應用及發展。
應用前景：
綜合多種技術手段，構建了多種分子探針和功能性納米材料，在疾病精準檢測、早期預警、快速篩查等領域具有較好應用前景。
