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        研究成果


           自2009年3月第二次通過了由國家科技部組織的化學類國家級重點實驗室評估以來,實驗室圍繞國民經濟發展的戰略需求,凝練化學生物傳感與計量學相關領域的前沿問題,在分子識別與探針、納米生物學、化學生物傳感、生化分析儀器、化學計量學五個研究方向上開展創新性基礎研究。五年間,共發表SCI源刊論文1248篇,其中在《Proceedings of the National Academy of Sciences》、《Journal of American Chemical Society》、《Angewandte Chemie International Edition》等IF>10期刊上發表論文52篇,IF>5期刊上發表論文426篇。應邀為《Chemical Reviews》、《Accounts of Chemical Research》、《Angewandte Chemie International Edition》、《Chemical Society Reviews》、《Advanced Materials》、《ACS Nano》等國際權威化學期刊撰寫綜述或亮點評述論文23篇。申請發明專利130項,獲授權發明專利72項。相關研究成果“功能核酸分子識別及生物傳感新方法研究”獲2014年度國家自然科學獎二等獎,“納米尺度和分子水平上生物信息獲取的新原理與新方法” 獲2011年度國家自然科學獎二等獎,“高耐磨性、高耐蝕性、環保型鎢合金電鍍技術研發及應用” 獲2011年度國家技術發明獎二等獎,“熒光傳感探針設計與信號傳導新策略研究”獲2011年度教育部自然科學獎一等獎。此外,實驗室固定成員作為第二完成人完成的研究成果“基于微生物特異性的重金屬廢水深度凈化新工藝”獲2011年度國家技術發明獎二等獎。
               (1)  在分子識別研究方面,基于分子工程的手段,從化學生物分子識別出發,以功能核酸及有機小分子配體為分子識別單元,在分子識別機理及基于新原理、新方法的高性能分子探針的研究方面取得了系列新進展: 開發了多種信號放大技術及降低信號背景的方法用于構建功能核酸及有機小分子熒光探針,以提高探針檢測的靈敏度;采用各種抗干擾策略設計了系列高性能有機小分子熒光探針,用于生物分子及金屬離子等目標物的檢測及生物成像研究,解決了傳統小分子熒光探針選擇性不理想及生理環境背景熒光干擾嚴重等難題;采用多功能一體化設計策略,發展了集多檢測目標、多響應信號于一體的檢測體系,并將其用于生命活動中化學與生物信息的實時獲取。
               (2)  在納米生物學研究方面,針對發展適合于生命體系研究的功能化納米顆粒材料需要同時解決生物相容性和生物可修飾性這兩個關鍵科學問題,提出核-殼納米顆粒結構模式及制備新原理,發展了基于熒光二氧化硅納米顆粒結合核酸適體的細胞與活體生物成像技術。發展了多波長發射半導體納米線光子器件、梯度納米帶異質結構。提出了基于生物分子DNA、蛋白質為模板的金屬熒光納米簇的制備技術,發展了基于熒光納米簇的細胞與活體成像技術。
               (3)  在化學生物傳感新原理、新方法研究方面,圍繞高靈敏、高特異性生物傳感方法研究主題,兼顧快速、簡便、經濟、高通量等技術特點,發展了化學小分子配體與蛋白受體相互作用的末端保護分析方法、核酸表面鄰近雜交分析方法及磷酸化與激酶的受體工程,并系統應用于基因多態性檢測、蛋白標志物檢測、生物小分子檢測及蛋白激酶活性檢測等四類重要的生物靶標檢測。針對電化學及光化學傳感高靈敏信號轉換的要求,系統發展了偏光及熒光成像分析、界面納米組裝分析及均相納米組裝分析等生物傳感界面構建方法,為高靈敏、高特異酶傳感器、免疫傳感器、基因傳感器與核酸適體傳感器的構建提供了理論與技術依據。
               (4)  在生物分析儀器研制方面,光學成像技術及光學系統的構建是單分子檢測系統中最重要的問題,通過在光學系統中增加適當的光學部件,可以獲得優化的成像效果,得到檢測過程中預想能獲得的各種信息。因此,整個成像系統中,采用合適的光學成像技術是進行單分子研究的核心和基礎。該方向圍繞高信噪比,高時間空間分辨為核心,研制出一系列微分干涉相差顯微成像、暗場成像以及偏振成像技術用于單分子行為和相互作用動力學以及與活體細胞的作用機制研究。
               (5)  在化學計量學研究方面,建立了復雜非均相體系光譜定量分析理論;發展了用于復雜體系光譜校正模型預測能力維護的系列新方法;發展了用于多維數陣分析及高階張量校正的系列新方法;應用多維數陣分析及高階張量校正的新方法解決了復雜體系分析中遇到的系列難題,實現了復雜化學生物體系未知干擾存在下待測多組分的直接快速定量分析。