项目简介： 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。 技术水平及应用前景 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。 

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。

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

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。

全波段显色生物检测仪结合了最新的成像技术、全波段超稳LED光源技术、大视场高分辨率成像技术、智能数据处理技术、云数据采集平台，可以对生物免疫酶联反应、蛋白质浓度、血糖含量以及pH值等以显色为最终现象的生物信息进行便携式的、高速的、大批量检测。通过超稳定的成像技术、图像处理技术和发光技术，使用一次成像的方式对大批量生物样本进行瞬时检测，提高对肝炎、流感、艾滋病等传染性疾病的检测效率和准确率。该项技术同时可应用于肉制品、乳制品的质量检测，提高对猪病疫情、乳制品菌种群落监控的时效性

本成果提出并利用单种/多种相变纳米粒子的热学特性来对复杂液体样品中进行单种/多种生物标志物的同时检测的方法，其检测灵敏度（至pg/ml）和检测多重性（能够同时检测种生物标志物分子）比传统常规的检测手段有很大的提高，从而有利于提高诊断可信度。此种新型的纳米检测技术在疾病监测、控制以及诊断有着十分广阔的应用前景。

本项目基于生物传感分析技术，利用纳米增强的多层累积生物酶固定化技术，选择各大类农药残留限量最严格的标准，以有机磷和氨基甲酸脂类农药作为检测的主要目标，创新性地研发出用于农药残留检测的生物传感快速筛查装置及系统。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 农药残留问题是关系到国计民生和环境可持续发展的重大问题，对食品和饮用水安全、生态和环境保护极为重要。本项目基于生物传感分析技术，利用纳米增强的多层累积生物酶固定化技术，选择各大类农药残留限量最严格的标准，以有机磷和氨基甲酸脂类农药作为检测的主要目标，创新性地研发出用于农药残留检测的生物传感快速筛查装置及系统。 项目特色： 基于纳米生物传感器技术，利用农药可抑制生物活性物质的原理，充分发挥复合纳米材料的增效作用，用生物活性物质作为敏感基元。 针对不同检测体系设计出台式农药残留传感检测系统和便携式农药残留传感检测系统。 研发的农药残留检测系统灵敏度高、特异性强、响应速度快，操作简便。 主要技术性能指标： 农药残留最低检测限可达到10-9 mg/kg 检测范围可达到国家制定的79种农药在32种农副产品中的197项农药最高残留限量标准及160种农药在19种作物上的351项推荐性最高残留限量标准。 单个样品检测时间可以控制在2分钟。 技术仪器稳定性强，相对标准偏差满足RSD ≤2%。

全波段显色生物检测仪结合了最新的成像技术、全波段超稳 LED 光源技术、 大视场高分辨率成像技术、智能数据处理技术、云数据采集平台，可以对生物免 疫酶联反应、蛋白质浓度、血糖含量以及 pH 值等以显色为最终现象的生物信息 进行便携式的、高速的、大批量检测。通过超稳定的成像技术、图像处理技术和 发光技术，使用一次成像的方式对大批量生物样本进行瞬时检测，提高对肝炎、 流感、艾滋病等传染性疾病的检测效率和准确率。该项技术同时可应用于肉制品、 乳制品的质量检测，提高对猪病疫情、乳制品菌种群落监控的时效性。

由于航空发动机和燃气轮机叶片型面是空间异型曲面，因而其设计、制造及维修都面临巨大挑战。为了在设计加工层面提高叶片加工质量，同时在修复层面提高叶片使用寿命，开展叶片高效高精测量研究至关重要。 本项目面向叶片制造研发了一套基于四轴运动平台与线激光扫描相结合的叶片型面检测装置，并开发了集运动控制、数据采集与处理、精度评估等多功能于一体的软件系统，可实现多类型叶片的二维截面高精度测量与三维型面自动化高效重构,有效克服因叶片复杂结构特征带来的扫描数据密度差异性大、重叠区不足等因素对重构精度的影响。本项目面向叶片3D打印修复，研发了一套高效高精度的叶片检测方法与集成系统，可实现批量化叶片截面轮廓位姿及其轮廓的自动化测量、数据重构和叶片配准，为叶片修复工艺流程中的3D打印和后续机加工等工艺环节提供关键的数字化测量、加工工艺数据，有效提升修复精度与效率，并降低成本。 本项目的开发成果可应用于航空发动机、燃气轮机等叶片制造、修复全生命周期的测评、重构、反求等场景，市场规模大。 图 面向叶片3D打印修复的检测方法与集成系统硬件平台