一張紙輕松搞定疾病、食品安全和環(huán)境污染檢測

一張紙輕松搞定疾病、食品安全和環(huán)境污染檢測

　　紙基微流控是分析檢測領(lǐng)域出現的一種新辦法，僅需一張紙，就可輕對松疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染進(jìn)行快速檢測。為實(shí)現這一檢測方法在我測領(lǐng)域的高效應用，濟南大學(xué)于京華教授科研團隊建立了多功能的紙芯片檢測系統，并取得了多項原創(chuàng )性和開(kāi)拓性研究成果。

　　該科研團隊研發(fā)的 “基于結構調控和光電性能的紙芯片微流控基礎研究與傳感機制”項目獲2016年度山東省自然科學(xué)獎一等獎。

　　疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染直接影響人民的身體健康，三大問(wèn)題解決的根本在于基層源頭的控制。因此，快速準確的現場(chǎng)即時(shí)檢測方法已成為國家和社會(huì )發(fā)展的重大需求。

　　紙基微流控是分析檢測領(lǐng)域出現的一種新方法，因其可低成本廣泛應用的突出特點(diǎn)，成為潛力的普及化的即時(shí)分析方法之一。但要在一張紙上完成快速檢測，還有許多問(wèn)題需要解決，如紙的組成、結構調控機理不清楚，只能定性不能定量；缺乏紙微流控理論，高靈敏方法無(wú)法引入；受物理處理技術(shù)單一和局限性，不能完成多功能紙芯片全分析系統的建立。

　　濟南大學(xué)于京華教授科研團隊圍繞上述亟待發(fā)展與解決的問(wèn)題，成功解決紙上復雜體系化學(xué)反應，在國際上率先實(shí)現在紙上由定性到定量分析的突破；解決紙上信號的轉換問(wèn)題，提出紙上高靈敏檢測方法的新思想；解決紙上的化學(xué)處理方法，發(fā)現紙纖維的結構形貌調控規律及納米材料生長(cháng)方法，建立多功能的紙芯片檢測系統，取得了多項原創(chuàng )性和開(kāi)拓性研究成果。

　　主要提出四大創(chuàng )新點(diǎn)：

　　——提出三維高性能紙纖維金屬電極的設計與制作方法，突破紙芯片上高靈敏分析手段介入的關(guān)鍵難點(diǎn)，紙微流控芯片高靈敏檢測的發(fā)展；提出超級紙電容化學(xué)信號可控放大的新原理，開(kāi)拓了生物傳感器超靈敏放大的新途徑。

　　——利用時(shí)間與空間差異控制紙上復雜的化學(xué)反應，提出了紙芯片多組分化學(xué)反應的調控技術(shù)，完成紙上由定性到定量分析的突破。在國際上率先實(shí)現微流控紙芯片上的定量檢測，闡明紙微孔的自驅動(dòng)液體通道形成機制與可調控性。

　　——在紙上利用化學(xué)生長(cháng)法，依據紙纖維內部縱橫交錯的三維網(wǎng)狀結構及紙的多孔性相連制備大比表面積的紙基多孔納米層，提出紙纖維載體的結構形貌調控規律與機制。攻克紙芯片一直以來(lái)采用物理改性，無(wú)法制作多功能區的關(guān)鍵技術(shù)難題，為多功能紙芯片的研發(fā)展示了很好的應用前景。

　　——有效利用空間效應，提出多功能三維紙芯片的集成方法，設計制備集前處理、分離、富集、洗滌、檢測多功能于一體的多功能、高通量、可尋址陣列3D紙芯片，建立高效檢測方法，易于實(shí)現微型化和自動(dòng)化。發(fā)展了紙芯片的微流控基礎理論并推動(dòng)了現場(chǎng)即時(shí)檢測技術(shù)的進(jìn)步。

　　該科研團隊自2011年以來(lái)，在《自然—生物化學(xué)》《先進(jìn)功能材料》《生物材料》等期刊上發(fā)表SCI 收錄論文200余篇(其中紙基材料的論文160余篇)，12篇論文在ESI全球排名Top 0.1%，1篇論文在ESI全球排名Top 0.01%，影響因子5以上的論文100余篇，獲SCI 他引4000余次，H因子36。有14篇紙芯片的工作受邀作為影響因子5以上期刊的封面文章發(fā)表。研究成果多次以研究熱點(diǎn)和新聞形式分別被《芯片實(shí)驗室》、WILEY-VCH出版集團旗下《化學(xué)觀(guān)點(diǎn)》和美國化學(xué)會(huì )《化工快訊》等專(zhuān)題報道；省級鑒定研究成果達到國際水平。于京華教授入選2014年度英國化學(xué)會(huì )期刊“高被引中國學(xué)者”榜單。

　　目前，該科研團隊圍繞紙芯片研究取得了一系列重要科研成果，推動(dòng)了紙基微流控基礎理論的發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了分析化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，期待為我國疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染即時(shí)檢測作出重要貢獻。

　　編輯點(diǎn)評

　　疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染這三大問(wèn)題是關(guān)乎國計民生的頭等大事，要想實(shí)現對其整治，必須采用快速、精確的檢測方法，紙芯片檢測方法簡(jiǎn)單、快速，將對我測領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。