项目成果/简介:表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以达到实用化。应用范围:所开发的试验系统已经达到了国际先进水平，申请专利两项。产品化后，可以用于疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等，具有很好的应用及市场前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物医学检测分析系统的批量生产成本预计为 10 万元人民币左右，而国际上同类产品（瑞典 BIAcore 公司生产）的最低售价为 10 万美元左右。可见，SPR 生物医学检测分析系统是一种高技术含量、高附加值的产品。 其次，SPR 生物医学检测分析系统中的传感耦合部件因其进口成本很高，目前还是一种半消耗品，即每完成一次测试后需作再生处理，这样可重复使用几次，然后予以更换；即使这样，单次检测成本也在200 元人民币以上。本项研究可以将传感耦合部件集成为便于批量生产的传感芯片，可大幅降低成本。再生技术的研究成功，可以进一步降低使用成本；若能大批量生产，在成本很低的情况下，也可实现一次性使用。预计每个芯片的批量生产成本不到 50 元人民币，售价如果为 100 元人民币，单次检测的成本将大幅降低。这样，一方面便于系统的推广应用，另一方面传感芯片作为一次性消耗品，需求量极大，由耗材产生的利润也是非常可观的。 另外，我们还可以在此项研究的基础上，进一步开发适合于药物靶标、药物开发、案件侦破、环境监测、食品安全检验以及兴奋剂检测等其它众多领域进行检测分析的系列产品，其巨大的经济效益和社会效益是不言而喻的。

本发明公开了一种抛物柱面反射棱镜耦合的表面等离子共振传感器，包括光发射组件、光接收组件和用于接收光发射组件发出的光线并将其反射至光接收组件的光反射组件。所述的光发射组件沿光线方向依次设有光源、扩束镜、准直镜、滤光片和矩形光阑；所述的光反射组件由抛物柱面反射棱镜和位于抛物柱面反射棱镜的焦线部位的金属薄膜组成；所述的光接收组件由接收光反射组件发出的光线的偏振分光棱镜、用于接收偏振分光棱镜发出s光的第一CCD阵列和用于接收偏振分光棱镜发出p光的第二CCD阵列组成。本发明表面等离子共振传感器结构简单紧凑，光束汇聚准确，制作与调试简便，有效提高了角度调制型表面等离子共振传感器的检测稳定性。

表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以达到实用化。

表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此SPR传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于SPR技术的光机电一体化系统。 我校于1999年开始从事有关方面的研究，2004年底研制完成了第一套单通道SPR生物医学检

项目研究背景： 通过项目的研究将医学上常用的成像序列做了优化， 使之能够用于食品科学的研究，并进行了 NMR 辅助试验系统的设计与制 造，完成了相关软件的编写，在国际上首次提出 NMR 状态图概念，在研 究中发现 NMR 状态图对食品储藏过程中的化学反映的影响及最佳储存温 度有指导意义。 技术原理： T2 Mapping 图的技术。 这部分工作是 NMR/MRI 技术在食 品科学研究应用的

基于导模共振效应的生物检测系统是基于导模共振滤波器共振原理来进行生物样品的检测，具有高灵敏度，高分辨率等优点。主要是依靠检测导模滤滤波器的共振峰值的移动来实现的，当生物分子附着导模共振滤滤波器，就会引起透过或者反射峰值的变化。通过检测峰值的移动量可以分析出生物分子中抗原和抗体的结合度。

　　针对国防、遥感、智能交通、水下勘探等领域穿透云雨雾霾等浑浊介质清晰成像难题，提供一种基于光场成像的计算成像技术。在50 m成像距离处，标准靶标常规成像最高对比度不超过0.1的情况下，实现分辨率高于512×512，对比度不低于0.6的成像效果。为国防、遥感、智能交通、水下勘探等领域环境监测、目标识别等奠定理论和技术基础。 　　本项目研究团队长期从事精密光电测试及成像理论和技术科研工作。在国防基础科研等项目支持下，深入研究了微光成像、红外可见光融合成像、相位成像、光场成像理论和方法，并基于上述理论研发了微小型成像系统样机，在地面、空中蹬不同微小型平台得到应用；与美国加州大学伯克利分校研究团队合作，解决强散射介质条件下无法清晰成像相关的技术难题。先后获得国防技术发明奖三等奖2项，授权国家发明专利20余项，发表学术论文30余篇。

项目简介 一种新型线粒体靶向性荧光成像剂可用于细胞内铜离子的检测。该成像剂微溶于水， 具有良好的脂溶性和细胞渗透性， 较低的细胞毒性的特点，它在溶液中显示浅黄色，在 590 nm 有较强的荧光发射，能进入 HepG-2 细胞显示绿色荧光成像（如图）。此外，该化 合物在溶液中能与铜离子形成 1:1 的络合物， 而导致荧光显著变化，可用于活体细胞中 在其它金属离子存在的情况下检测 Cu2+， 铜离子检测限度达到 0.01µM。 金属铜离子在 体内聚集，是产生神经退行行疾病的重

成果创新点 成果图片： 主要技术创新路径：高速三维容积成像，有重要原始 创新性； 关键技术指标：成像光谱范围 690 – 950 nm，1200 – 2400 nm； 传感器阵元数目 1024； 单波长成像时间分辨率 1 帧每秒；空间分辨率 300 µm； 成像深度至 3-4 cm； 技术成熟度 关键技术研发阶段 市场前景 研发的多排光声断层成像仪

主要技术创新路径：高速三维容积成像，有重要原始创新性； 关键技术指标：成像光谱范围 690 – 950 nm，1200 –2400 nm； 传感器阵元数目 1024；单波长成像时间分辨率 1 帧每秒；空间分辨率 300 µm；成像深度至 3-4 cm；