中国生物检测监测产业技术创新战略联盟
China Technology Innovation Alliance of Bio-detection and Bio-monitoring
2015年国家技术发明二等奖项目:基于稀土纳米上转发光技术的即时检测系统创建及多领域应用
来源:军事医学科学院微生物流行病研究所作者:周蕾浏览数:379
分享到:

完成人:

       杨瑞馥,周蕾,黄惠杰,黄立华,郑岩,林长青

项目简介:

       临床检验、食品安全、生物反恐等领域都对现场操作简便,快速获取结果的即时检测(POCT)技术有着迫切需求,切实关系到民众健康和国家安全,而现有实验室大型设备或现场快筛试剂都不能同时满足便携、快速、多重和定量的 POCT 综合要求。因此,寻找新型示踪物和发展智能定量检测技术就成为突破的关键。本项目历时 11 年,将稀土纳米上转发光材料(UCP-NPs)引入 POCT,借助其生物本底荧光“零”干扰的上转发光特性,解决了传统示踪物导致 POCT技术敏感性低、特异性差、无法精确定量、无法多重检测的缺陷,攻克了UCP-NPs、免疫层析和生物传感器在纳米材料、生物检测、智能传感领域交叉融合的系列难题,在国际上首次建立了涵盖体外诊断试剂与生物传感器的基于稀土纳米上转发光技术的即时检测(UPT-POCT)系统及产业化平台,发明点如下:

1、基于多学科交叉,发明了满足 POCT 综合要求的 UPT-POCT 系统(总发明点)。POCT 综合要求为核心,在光学纳米材料研究中,解析了 UCP-NPs作为生物示踪物应用于免疫层析中的光学/动力学/表界面生物学规律;在生物检测研究中,解决了层析过程中纳米颗粒与液体行为统一性的问题;在智能传感研究中,实现了生物检测特异信号的自动剥离、提取;在产业化过程中,克服了大规模生产中 UCP-NPs 不规律团聚、污染以及试剂定量精密性差的难题。最终,在 POCT 领域首次发明了可在现场条件下、15-20min 内对多种样本(全血、血清、尿、便、脏器甚至腐败脏器)中 1-20 种靶标进行“一次操作、同时精确定量”的免疫学检测方法,并在国际上独家实现了 UPT-POCT 产业化。

2、发明了新型通用生物示踪物 UCP-NPs(分发明点 1)以光学示踪物的生物需求牵引 UCP-NPs 的研究,发明了高发光效率、低空间位阻、窄发射光谱、强表面活性、单分散性好的 UCP-NPs,重点解决了其生物修饰效率低和水相兼容性差的难题,使 UCP-NPs 成为 POCT 领域首个具有无本底干扰、无荧光淬灭、适于复杂样本中多靶标精确定量检测的新型示踪物。

3、发明了 UPT-POCT 生物传感器系统(分发明点 2)。解决了抗激发光干扰、自动校准、多线程处理、射频信息传输等问题,发明了 UPT-POCT 生物传感器系统,为 POCT 领域提供了新一代高灵敏性、高稳定性和智能化的检测仪器。

       获得覆盖 UCP-NPsUPT 免疫层析、UPT 生物传感器的完整专利群,申请专利 56 项(包括国际 PCT2 项,发明专利 35 项),其中授权专利 45 项(包括美国发明专利 2 项,英、法、德、意、荷、日、澳、香港发明专利各 1 项,中国发明专利 16 项);获得计算机软件注册证书 4 项、医疗器械注册证书 15 项;建成 UCP-NPs、检测试剂和生物传感器三条生产线;在医疗、疾控、食品安全、生物反恐、军队装备领域广泛应用,为建国 60 周年庆典、北京奥运会、新疆维稳等重大活动和任务提供技术保障;该系统已纳入《城市消防站建设标准》,相关产品多次被评为中关村国家自主创新示范区新技术新产品上海市重点新产品等;近三年,系列产品在欧洲和全国 700 多家医院销售额达 1.29 亿。