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生命体内功能分子信息的光学传感检测与成像机理研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    Q632
  • 关键词:
  • 成果简介:
    精、准生物功能信息获取技术是人类探索生命现象及其本质的关键途径,而发展新原理、方法和技术则是重要前提和基础。该项目聚焦于研究生物光子学新技术体系的原理创新、方法建立及技术应用,突破已有光子学检测技术在灵敏度、分辨率、成像深度方面的原理性限制,实现了从分子、活细胞和活体组织上多尺度、跨层次的生物功能分子信息的精、准解析。主要科学发现如下:开创集磁控传感技术、微流控基因扩增与功能基因识别体系于一体的光电化学检测平台,构建了高灵敏度光学纳米探针,创立PCR-free的光学检测新方法和技术,率先开展并实现了单分子水平的功能基因检测,解决了若干重要核酸生物标志物难以同时满足高灵敏和快速检测的技术瓶颈;Angew. Chem. Int. Ed.等顶尖期刊评价该技术体系开创了生物分析的新方向。受邀在领域权威期刊Chem. Rev, Chem. Soc. Rev, Nature protocols上撰写技术总结论文。创建单细胞水平内多生物分子事件并行、动态的光谱学识别技术,解决多个功能分子在病/生理调控过程中无损直观的示踪难题,设计了能直接在活细胞内传感信号分子的原位荧光探针,观测到肿瘤细胞凋亡调控关键蛋白酶的时空转变及功能变化,清晰地展示了一系列促凋亡因子行使功能的信号传导路径,澄清了关于Bid的切除是否需要caspase-8参与的学界争议,并进一步提出了基于碳纳米管探针的肿瘤光热诊疗、光声成像监控新方法。Cell期刊论文评价这一工作为利用细胞凋亡原理的肿瘤诊疗监测提供了新工具。创建高时空分辨、无损伤、无标记、快速的活体光声成像方法与技术,突破光学成像中组织高散射、小尺度、低分辨的缺点,解决了从单细胞到组织器官的跨层次、多尺度光声信息获取理论与技术问题;首创光声多元阵列探测技术,攻克了当时国际上光声信号采集效率低而难以应用转化的技术难题,开发了针对肿瘤新生化微循环、脑皮层微血管和皮肤病理活检等的高分辨率光声成像技术,引领实现了仪器转化和临床试用,4篇Nat. Photon.论文评价该技术创新性及临床应用引领性。关于活体无标记血红蛋白分子的光声监控研究结果荣获美国第50界医学物理学会“Sylvia Sorkin Greenfield Award”。研究成果的原创性和系统性获得了国内外同行的高度认可,并被广泛引用和验证。部分技术已被包括解放军301医院、广州军区总医院、广州市疾控中心等单位试用,获授权发明专利20项。20篇主要论文被他引1521次,其中8篇代表性论文被他引782次,包括被Cell, Nat. Rev. Cancer, Nat. Photon.等顶级刊物论文证明评价。项目完成人入选2014年爱思维尔“生化、遗传和分子生物学”高引用学者榜单(16位),培养了全国优秀博士学位论文获得者1名,全国优秀博士学位论文提名奖2名。项目阶段性研究结果曾分别获广东省自然科学一等奖、教育部自然科学二等奖。
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