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生物芯片技術(shù)是“健康中國(guó)2030”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分，是人民生命健康的重要保障。高端生物芯片是生物醫(yī)藥的利器，是生命健康產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的“感知器”，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條中發(fā)揮著重要作用，預(yù)計(jì)2025年全球生物芯片市場(chǎng)將達(dá)到1800余億元。中國(guó)生物芯片芯片市場(chǎng)潛力巨大，但在全球生物芯片市場(chǎng)中僅占5%左右，我國(guó)正面臨著美西方“小院高墻”式的封鎖和遏制。當(dāng)前，形成了伊魯米那、賽默飛、羅氏、安捷倫等公司為主的全球生物芯片市場(chǎng)格局，市場(chǎng)集中度較高。在國(guó)際貿(mào)易戰(zhàn)中，生物芯片和相關(guān)產(chǎn)品的嚴(yán)格禁運(yùn)，將嚴(yán)重威脅到我國(guó)生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)研究、生命健康監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)診療、藥物研發(fā)等技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。高端生物芯片的核心基礎(chǔ)問(wèn)題包括分子之間的光電響應(yīng)信號(hào)弱、易受干擾、基底均勻性等，限制了生物芯片的檢測(cè)靈敏度與精度。另外，芯片涉及從納米材料到微米流體控制的多尺度復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)的批量化制備技術(shù)，其納米材料自組裝均勻性差、探針?lè)肿游⒂∷⒕入y控、標(biāo)準(zhǔn)化的量產(chǎn)設(shè)備缺乏限制了芯片批量化制備的一致性，影響其臨床應(yīng)用與市場(chǎng)推廣。項(xiàng)目針對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，取得了一系列重大成果及關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新：
創(chuàng)新點(diǎn)一、首次開(kāi)發(fā)了氧化石墨烯量子點(diǎn)自組裝的生物傳感基底，利用氧化石墨烯量子點(diǎn)對(duì)抗體蛋白具有強(qiáng)吸附作用的原理，高效固載抗體分子，解決了生物芯片基底均勻性和穩(wěn)定性問(wèn)題，為高性能生物分子檢測(cè)提供了重要保障。
創(chuàng)新點(diǎn)二、發(fā)明了基于微流控精準(zhǔn)控制的探針?lè)肿佣ㄓ蚪M裝條形碼技術(shù)，將檢測(cè)樣本所需的多種捕獲抗體在芯片基底表面印刷，形成固載密度高且均勻的微米級(jí)平行條帶陣列，克服了點(diǎn)陣式生物芯片探針固定均勻性的局限，集成微流控芯片，通過(guò)設(shè)計(jì)檢測(cè)單元覆蓋一個(gè)完整的條形碼陣列，實(shí)現(xiàn)了小樣本量的高重復(fù)性和高一致性的多種標(biāo)志物同時(shí)檢測(cè)。
創(chuàng)新點(diǎn)三、提出了固相平面熒光信號(hào)掃描新模式，目標(biāo)檢測(cè)分子被捕獲后，生物信號(hào)通過(guò)熒光分子轉(zhuǎn)換成熒光信號(hào)，芯片經(jīng)過(guò)清洗除去其他物質(zhì)，干燥之后在激光平面掃描模式下獲取芯片表面的熒光信號(hào)，解決了檢測(cè)試劑和樣本對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾問(wèn)題，而且基底自組裝的氧化石墨烯量子點(diǎn)能量共振轉(zhuǎn)移特性消除了非特異性吸附熒光分子的噪聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了高信噪比的檢測(cè)。
該技術(shù)成果顯著提高了生物芯片的檢測(cè)性能，檢測(cè)通量、均一性、靈敏性和重復(fù)性等關(guān)鍵指標(biāo)均優(yōu)于目前主流進(jìn)口產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，打破了該技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)外技術(shù)壟斷，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)生物檢測(cè)分析行業(yè)的產(chǎn)品升級(jí)和技術(shù)革新，提升了我國(guó)生物芯片領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力具有深遠(yuǎn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，將為我國(guó)的生命健康戰(zhàn)略發(fā)展提供重要技術(shù)支撐。
該技術(shù)成果形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，目前，已獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利5件，實(shí)用新型專(zhuān)利7件，發(fā)表高水平論文14篇，于2021年實(shí)現(xiàn)了技術(shù)成果轉(zhuǎn)化（腫瘤十二項(xiàng)標(biāo)記物檢測(cè)技術(shù)：1000萬(wàn)元），已在濟(jì)南磐升生物集團(tuán)公司進(jìn)行了推廣及應(yīng)用，產(chǎn)生了較高的經(jīng)濟(jì)效益。