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項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:表面等離子共振（SPR）生物傳感技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的用于分析生物分子相互作用的一項(xiàng)技術(shù)。這種檢測(cè)手段與傳統(tǒng)方法比較，具有樣品不需要純化、標(biāo)記，并且可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高靈敏檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，因此 SPR 傳感器在很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標(biāo)、藥物開(kāi)發(fā)、基因測(cè)序、案件偵破、環(huán)境檢測(cè)、食品安檢以及興奮劑檢測(cè)等。本項(xiàng)目的目的是研制一種基于 SPR 技術(shù)的光機(jī)電一體化系統(tǒng)。 我校于 1999 年開(kāi)始從事有關(guān)方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)。最近幾年中，我們針對(duì)被廣泛采用的棱鏡耦合結(jié)構(gòu) SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關(guān)培育項(xiàng)目、國(guó)家基金及天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這種新穎的集成化結(jié)構(gòu)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且符合 SPR 傳感系統(tǒng)小型化、儀器化的發(fā)展趨勢(shì)，為系統(tǒng)最終產(chǎn)品化奠定了基礎(chǔ)。目前已經(jīng)完成儀器化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作便利方面還需進(jìn)一步完善，以便使非專業(yè)人員能夠完成操作；數(shù)據(jù)分析算法及軟件需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，以達(dá)到實(shí)用化。應(yīng)用范圍:所開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，申請(qǐng)專利兩項(xiàng)。產(chǎn)品化后，可以用于疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標(biāo)、藥物開(kāi)發(fā)、基因測(cè)序、案件偵破、環(huán)境檢測(cè)、食品安檢以及興奮劑檢測(cè)等，具有很好的應(yīng)用及市場(chǎng)前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)分析系統(tǒng)的批量生產(chǎn)成本預(yù)計(jì)為 10 萬(wàn)元人民幣左右，而國(guó)際上同類產(chǎn)品（瑞典 BIAcore 公司生產(chǎn)）的最低售價(jià)為 10 萬(wàn)美元左右。可見(jiàn)，SPR 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)分析系統(tǒng)是一種高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品。 其次，SPR 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)分析系統(tǒng)中的傳感耦合部件因其進(jìn)口成本很高，目前還是一種半消耗品，即每完成一次測(cè)試后需作再生處理，這樣可重復(fù)使用幾次，然后予以更換；即使這樣，單次檢測(cè)成本也在200 元人民幣以上。本項(xiàng)研究可以將傳感耦合部件集成為便于批量生產(chǎn)的傳感芯片，可大幅降低成本。再生技術(shù)的研究成功，可以進(jìn)一步降低使用成本；若能大批量生產(chǎn)，在成本很低的情況下，也可實(shí)現(xiàn)一次性使用。預(yù)計(jì)每個(gè)芯片的批量生產(chǎn)成本不到 50 元人民幣，售價(jià)如果為 100 元人民幣，單次檢測(cè)的成本將大幅降低。這樣，一方面便于系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，另一方面?zhèn)鞲行酒鳛橐淮涡韵钠罚枨罅繕O大，由耗材產(chǎn)生的利潤(rùn)也是非常可觀的。 另外，我們還可以在此項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)適合于藥物靶標(biāo)、藥物開(kāi)發(fā)、案件偵破、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全檢驗(yàn)以及興奮劑檢測(cè)等其它眾多領(lǐng)域進(jìn)行檢測(cè)分析的系列產(chǎn)品，其巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是不言而喻的。

表面等離子共振（SPR）生物傳感技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的用于分析生物分子相互作用的一項(xiàng)技術(shù)。這種檢測(cè)手段與傳統(tǒng)方法比較，具有樣品不需要純化、標(biāo)記，并且可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高靈敏檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，因此 SPR 傳感器在很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標(biāo)、藥物開(kāi)發(fā)、基因測(cè)序、案件偵破、環(huán)境檢測(cè)、食品安檢以及興奮劑檢測(cè)等。本項(xiàng)目的目的是研制一種基于 SPR 技術(shù)的光機(jī)電一體化系統(tǒng)。 我校于 1999 年開(kāi)始從事有關(guān)方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)。最近幾年中，我們針對(duì)被廣泛采用的棱鏡耦合結(jié)構(gòu) SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關(guān)培育項(xiàng)目、國(guó)家基金及天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這種新穎的集成化結(jié)構(gòu)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且符合 SPR 傳感系統(tǒng)小型化、儀器化的發(fā)展趨勢(shì)，為系統(tǒng)最終產(chǎn)品化奠定了基礎(chǔ)。目前已經(jīng)完成儀器化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作便利方面還需進(jìn)一步完善，以便使非專業(yè)人員能夠完成操作；數(shù)據(jù)分析算法及軟件需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，以達(dá)到實(shí)用化。

表面等離子共振（SPR）生物傳感技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的用于分析生物分子相互作用的一項(xiàng)技術(shù)。這種檢測(cè)手段與傳統(tǒng)方法比較，具有樣品不需要純化、標(biāo)記，并且可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高靈敏檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，因此SPR傳感器在很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標(biāo)、藥物開(kāi)發(fā)、基因測(cè)序、案件偵破、環(huán)境檢測(cè)、食品安檢以及興奮劑檢測(cè)等。本項(xiàng)目的目的是研制一種基于SPR技術(shù)的光機(jī)電一體化系統(tǒng)。 我校于1999年開(kāi)始從事有關(guān)方面的研究，2004年底研制完成了第一套單通道SPR生物醫(yī)學(xué)檢

該成果屬于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)畜牧業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的飼料短缺及利用率低、抗生素濫用、畜禽糞便不合理排放等問(wèn)題，開(kāi)展了飼用益生菌的篩選、微生態(tài)制劑的研發(fā)、果渣發(fā)酵飼料菌株篩選及發(fā)酵菌劑研發(fā)、果渣發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝優(yōu)化、生物活性飼料喂養(yǎng)效果評(píng)價(jià)等研究，獲得了具備產(chǎn)業(yè)化的飼用優(yōu)良益生菌菌株，建立了高密度發(fā)酵工藝，可實(shí)現(xiàn)活菌數(shù)高達(dá)1013cfu/g的微生態(tài)制劑的生產(chǎn)，可部分或全部替代抗生素；獲得了多株果渣發(fā)酵菌種及發(fā)酵復(fù)合菌劑。建立了蘋(píng)果渣生物活性蛋白飼料兩步固態(tài)發(fā)酵工藝，實(shí)現(xiàn)了多菌種協(xié)同發(fā)酵，使發(fā)酵產(chǎn)物富含蛋白質(zhì)、水溶性氨基酸、益生菌和水解酶等多種活性物質(zhì)；建立了微生物制劑中試生產(chǎn)線、果渣發(fā)酵飼料中試生產(chǎn)線。該成果可應(yīng)用于生物活性飼料、替代抗生素類生物添加劑和非糧生物飼料，生物發(fā)酵飼料可以精確到8-15%添加使用。在不增加喂養(yǎng)成本的基礎(chǔ)上，提高肉蛋奶產(chǎn)量及品質(zhì)，降低成本。全省可形成30萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)活性發(fā)酵飼料，應(yīng)用價(jià)值大。  

南開(kāi)大學(xué)元素有機(jī)化學(xué)研究所（簡(jiǎn)稱元素所）可以為各農(nóng)藥科研單位和生產(chǎn)企業(yè)提供各種農(nóng)藥生物活性篩選和測(cè)定服務(wù)，以及技術(shù)咨詢和技術(shù)人員培訓(xùn)，可以承擔(dān)新農(nóng)藥創(chuàng)制各階段的生物活性研究工作，涉及殺蟲(chóng)、殺菌、除草和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)四個(gè)方面，包括整株、離體葉片、活體小株、細(xì)胞以及離體酶等不同水平的配套篩選體系。

活性物質(zhì)緩釋膠囊是近年來(lái)研究最多的藥物活性物質(zhì)制劑技術(shù), 它具有延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間、定向靶位給藥、減少藥物毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代 藥物制劑中受到了廣泛的應(yīng)用。納米壁材的研制是在微膠囊的基礎(chǔ)上，將壁材 的尺寸進(jìn)一步減小，增大比表面積，進(jìn)一步提高包埋率和運(yùn)載效果。但國(guó)內(nèi)外 對(duì)于納米包埋技術(shù)的研究多集中在以殼聚糖、海藻酸鈉、合成樹(shù)脂等材料作為 壁材的開(kāi)發(fā)上，這類壁材價(jià)格相對(duì)較貴，不利于商業(yè)化推廣。國(guó)內(nèi)外未發(fā)現(xiàn)有 利用生物酶法制備活性物質(zhì)緩釋膠囊的相關(guān)報(bào)道。 該技術(shù)以淀粉納米顆粒為壁材對(duì)包埋活性物質(zhì)進(jìn)行包埋，制備納米緩釋膠 囊。淀粉納米顆粒利用生物酶法制備，生產(chǎn)成本低、周期短、不易造成環(huán)境污 染，并且納米顆粒集中在 50-120nm 左右，粒徑小、比表面積大，有利于活性物 質(zhì)的包埋，包封效果好。經(jīng)過(guò)中試研究，該技術(shù)制備的淀粉納米顆粒活性物質(zhì) 緩釋膠囊在胃部的降解率極低，大部分活性物質(zhì)在腸道內(nèi)消化吸收，有效的提 高了活性物質(zhì)的生物利用率。 生產(chǎn)條件及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：納米顆粒緩釋膠囊的初步市場(chǎng)估價(jià)為 10-100 萬(wàn) 元/噸。項(xiàng)目投產(chǎn)后，年加工量 100 噸的生產(chǎn)線，估算投資額為 3000 萬(wàn)，可產(chǎn) 生經(jīng)濟(jì)效益 4250 萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利稅 2000 萬(wàn)元。年加工量 200 噸的納米顆粒緩釋 膠囊生產(chǎn)線，估算投資額為 5000 萬(wàn)，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 8500 萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利稅 4000 萬(wàn)元。年加工量 400 噸的納米顆粒緩釋膠囊生產(chǎn)線，估算投資額為 7000 萬(wàn)，可青島農(nóng)業(yè)大學(xué)科技成果介紹 2017 －54－ 產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 1.5 億元，實(shí)現(xiàn)利稅 8000 萬(wàn)元。因此，該項(xiàng)目盈利性強(qiáng)、投資回 報(bào)率高、貸款償還期短，經(jīng)濟(jì)效益上可行。

用于骨修復(fù)材料的關(guān)鍵技術(shù)之一就是將具有良好生物活性、生物相容性和生物降解 吸收性能的生物材料，制備成具有特定形狀和三維連通的多孔細(xì)胞支架。在臨床上已應(yīng) 用的以硅酸鹽為基質(zhì)的 45S5 生物活性玻璃，具有一定的骨誘導(dǎo)性，但是，硅元素在組 織體內(nèi)較難降解，而且該類型玻璃難以加工成強(qiáng)度高的骨組織工程的支架。前期由同濟(jì) 大學(xué)材料學(xué)院開(kāi)發(fā)了一種以硼酸鹽為基質(zhì)的可完全生物降解的硼酸鹽玻璃，能制作成高 力學(xué)強(qiáng)度的大孔海綿狀，并兼有生物活性和完全的、可控的生物降解性特性，可用作為 細(xì)胞或基因活化的組織工程支架的材料，植入生物體內(nèi)，能按照臨床上不同部位骨組織 的生長(zhǎng)速度要求，能可控地調(diào)節(jié)降解速度，最終能完全降解，具有第三代生物材料的各 種特性。前期，由上海交通大學(xué)附屬上海市第六人民醫(yī)院的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明并證實(shí)， 該材料能滿足臨床上骨修復(fù)和骨替代材料需要。

活性炭作為一種多孔材料，由于其具有發(fā)達(dá)的孔徑結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能 團(tuán)，所以廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門和人們的日常生活。活性炭不僅可用于液相 脫色，上下水凈化，氣相吸附，溶劑回收，空氣凈化；還可用于催化劑的合成， 作為貴金屬催化劑的載體。尋求新原料制備高性能的活性炭具有重要的意義。 濕地植物在冬季出現(xiàn)枯萎的現(xiàn)象，若不及時(shí)收割，會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)阻塞和腐爛 等問(wèn)題。當(dāng)前濕地植物秸稈大多通過(guò)焚燒和填埋的方式進(jìn)行處理，利用率低且 污染環(huán)境。本項(xiàng)目技術(shù)在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，濕地植物秸稈具有孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、碳 含量高等特點(diǎn)，故采用濕地植物秸稈作為生產(chǎn)活性炭的原料，既能解決濕地植 物秸稈利用率低、污染環(huán)境的問(wèn)題，又能降低活性炭的生產(chǎn)成本，廢物利用。 本技術(shù)采用新型的改性方法和活化方法：首先，采用表面改性的方法來(lái)提 升活性炭的吸附性能；其次，采用原位改性的方法，節(jié)約成本，簡(jiǎn)化工藝，提 升活性炭性能；再次，使用新型活化劑，實(shí)現(xiàn)一步法直接活化生產(chǎn)目標(biāo)活性炭， 使其具有特定孔徑結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)。 本項(xiàng)目技術(shù)制備出的新型活性炭，比表面積高，表面官能團(tuán)豐富，對(duì)重金 屬、有毒有害有機(jī)污染物具有高效的吸附性能。以植物生物質(zhì)為原料制備活性 炭，過(guò)程簡(jiǎn)單，速度快，制備成本低，產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有良好的實(shí)用性能。

項(xiàng)目通過(guò)微納米陶瓷燒結(jié)技術(shù)， 獲得具有生物活性的氧化鈦陶瓷， 可以與骨組織形成生物活性結(jié)合， 表現(xiàn)出優(yōu)良的生物活性， 同時(shí)其光催化效應(yīng)賦予其抗菌抑菌性， 可預(yù)防植入體污染引起的感染。該項(xiàng)目獲得的氧化鈦陶瓷兼具生物活性與抗菌抑菌性，可顯著提高植入體的體內(nèi)修復(fù)成功率。同時(shí)為提高納米氧化鈦的附加值具有重要作用。

本項(xiàng)目旨在發(fā)掘天然植物中具有美白、抗皺、保濕、殺菌及防腐等天然活性成分，開(kāi)發(fā)其提取、純化技術(shù)。 另一方面，本項(xiàng)目組與江南大學(xué)生物工程學(xué) 院合作，利用發(fā)酵法制備具有美白、抗衰老、抗皺、保濕等功效的發(fā)酵產(chǎn)物，產(chǎn)品分為直接發(fā)酵產(chǎn)物和植物發(fā)酵后的提取物。在活性成分先進(jìn)制備基礎(chǔ)上，根據(jù)美白、抗衰老、抗皺、防曬、抗污染等理論，對(duì)天然活性原料進(jìn)行協(xié)同復(fù)配，形成多靶點(diǎn)、多動(dòng)能集成功效原料組合，并建立化學(xué)方法、生物化學(xué)方法（細(xì)胞水平、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)）到人體實(shí)驗(yàn)的完整功效評(píng)價(jià)技術(shù)平臺(tái)，打通從天然原料到實(shí)際配方應(yīng)用的通路。