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重庆高校创新团队——纳米生化传感技术及其应用


来源:化学化工学院 作者: 日期:2017-06-13 访问次数:2477


团队名称:纳米生化传感技术及其应用

团队带头人:石文兵

研究方向:纳米分析化学

一、研究队伍

团队研究人员16人,其中“巴渝学者”1人,教授8人,博士(博士后)10人。

二、研究方向

“纳米生化传感技术及其应用”创新团队的研究领域是面向生化分析,开展纳米材料的设计、制备及在生化分析应用的基础和应用基础研究。纳米材料是二十一世纪最有发展前景的材料之一,它在生化分析领域已经发展成一门面向重大资源、有着极其重要应用背景和前景的基础学科,又是多学科交叉的一门边缘学科,已成为化学、医学、生物与材料科学中最前沿的分支科学和最活跃的领域之一。纳米材料应用于生物传感技术是生化分析研究的核心,也是最具挑战性的课题。创新团队的研究方向是发展具有超强信号传导和信号放大的纳米材料,并将其构建生化传感器,应用于临床诊断和环境分析,

研究方向一:纳米光学传感技术及应用

制备具有生物催化功能、化学催化功能和光学活性的纳米材料并将其应用于构建新型生物环境检测技术的基础理论研究和应用。主要研究内容如下:1)合成具有生物催化功能的纳米粒子,将其构建适用于临床医学疾病诊断的分析方法;2)制备具有光学活性的纳米粒子,结合化学发光和光度分析方法构建化学生物传感器,将其应用于生化和环境分析。

研究方向二:纳米阵列传感技术及应用

研究纳米颗粒作为荧光阵列传感器的信号传导和信号放大的基础理论和分析检测应用。主要以金纳米颗粒为模型,在其表面修饰带有不同电荷、不同疏水性质及不同尺寸的基团,基于目标物与纳米金颗粒作用以后,体系的荧光信号产生猝灭或恢复的信号变化,再结合线性判别分析方法,构建生化阵列传感器,应用于细胞、细菌、蛋白质及药物等的高通量快速检测。

研究方向三:高效荧光探针技术及应用

研究荧光量子点和有机小分子作为荧光探针传感器的基础理论和分析检测应用。主要开发具有强荧光特性的有机小分子和荧光量子点,并将其构建荧光探针,应用于细胞荧光成像和肿瘤早期诊断。

三、发展目标

“纳米生化传感技术及其应用”创新团队的近期科研发展目标(2016-2019 年)是通过多学科交叉和团队成员合作,在纳米材料的设计、合成及生物传感技术及其分析应用的基础研究和应用基础研究取得原始创新的成果,在国际主流期刊发表40 篇以上学术论文并申请5~10 项专利,获得国家自然科学基金2~3项;在此基础上力争申报成功市级重点学科1个,重点实验室1个,推动长江师范学院分析化学硕士点成功申报。在人才培养方面,培养2~3名教授,3~5名副教授,引进高水平人才3~5名,力争获得省部级以上人才称号1~2人,培养3~5名博士,硕士5~10人,学士80~100人。“纳米生化传感技术及其应用”创新团队的远期发展目标是经过全体团队成员长期的合作与努力,发展成为研究手段先进、研究理念一流、理论与实验结合、科学与技术结合、在国际上有影响的纳米生物传感分析研究团队以及纳米生物传感分析人才培养基地。

四、拟开展工作

纳米材料是二十一世最有发展前景的材料之一,其在化工催化、精细化工、国防科技、海水净化、航空航天、环境能源、微电子学等领域已有广泛应用。但近些年来,纳米材料在生物医学中的应用越来越受到科研工作者的关注。正在研制的生物芯片包括细胞芯片、蛋白质芯片(生物分子芯片)和基因芯片(即DNA芯片)等,都具有集成、并行和快速检测的优点,已成为纳米生物工程的前沿科技。将直接应用于临床诊断,药物开发和人类遗传诊断。植入人体后可使人们随时随地都可享受医疗,而且可在动态检测中发现疾病的先兆信息,使早期诊断和预防成为可能。适合于生物体内的纳米材料,如各式纳米传感器,用于疾病的早期诊断、监测和治疗。各式纳米机械系统可以快速地辨别病区所在,并定向地将药物注入病区而不伤害正常的组织或清除心脑血管中的血栓、脂肪沉积物,甚至可以用其吞噬病毒,杀死癌细胞。但这些研究大多数尚处在实验研究阶段,纳米材料的合理设计、催化机理和临床应用尚有很大的研究空间。

1)加强纳米材料构建生化传感器研究

基于纳米材料构建各种生化传感器是我们研究团队的优势,我们将继续加强该方向的研究。主要集中在合成催化活性强、性能稳定、合成工艺简单、成本廉价的纳米材料,构建性能更加优越的生化传感器,将其应用于药物、蛋白质、细菌、细胞、癌症早期诊断以及重金属等生物医学和环境样品检测分析。

2)开展纳米生化传感器的组合化构建

组合化学是一种将计算机辅助设计、有机化学合成以及高通量筛选一体化的技术。它以高效、微量、高度自动化的特点而受到世人瞩目。对药物研发中加速寻找先导化合物起到了极大的推进作用。近年来随着纳米技术的迅速发展, 组合化学策略和高通量技术也在此领域中得到应用。鉴于我研究团队在计算化学、有机合成和高通量传感器技术的优势,我们将以利用组合化学方法建立纳米金属颗粒、碳纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒等催化剂库以大大缩短制备纳米催化剂时探讨影响因素的时间, 为后续开发更多特定反应中的纳米催化剂带来更大的推动作用;利用组合化学来构建纳米材料表面化学性质多样性,通过对纳米材料表面进行化学修饰,改变其表面化学性质来调节它的生物活性,从而提高其在生物医学领域的应用价值。第一,我们将利用组合化学技术在纳米粒子表面引入一些基团来提高它们的生物相容性,如提高纳米粒子的分散性、降低纳米粒子的生物毒性等;第二,我们将加入一些特定小分子来增强它对肿瘤细胞的识别性和靶向性,提高癌症的早期诊断与治疗能力等。


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