生物医学专题：生物传感器应用研究，以单分子传感为例的检测技术在疾病筛查及医学诊断中的应用

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2024-03-23

　　开始日期: 2024-06-29

　　课时安排: 7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

　　适合人群

　　适合年级 (Grade): 高中生/大学生

　　适合专业 (Major): 生物医学、生物分析、分析化学、医学分析与检测、免疫检测、抗原抗体检测、等专业和方向，或希望修读相关专业的学生;

　　学生需要具备化学、物理基础

　　建议选修: 生物学与生命科学

　　导师介绍

　　Joshua

　　帝国理工学院 Imperial College London (IC)终身正教授

Joshua

　　Joshua教授自2006年起就职于帝国理工学院(Imperial College London)，现任化学系生物传感与分析科学终身正教授。2003年Edel教授在伦敦帝国理工学院获得博士学位，研究方向为微流控系统单分子检测；随后在康奈尔大学(Cornell University)应用与物理学院进行纳米生物技术的博士后研究，同时担任东京理工学院客座教授。2005年在哈佛大学罗兰研究所(Rowland Institute at Harvard University)获得单分子生物物理学研究奖学金。 Joshua教授是英国皇家化学学会成员、欧洲研究理事会(ERC)巩固者奖获得者(奖励杰出独立科研人员)、欧洲研究理事会(ERC)启动基金获得者(奖励职业生涯早期杰出学者)。Joshua导师现已发表百余篇学术论文，受邀参加近百次学术演讲。他所创立的科研组“Edel group”，研究领域涵盖化学、化学生物学、物理学和医学，致力于研究和开发灵敏度高、轻量化的新型传感器。

　　他所带领的研究组近期的研究专注于以下领域：

　　电学和光学方法生物单分子筛选

　　癌症和神经退行性病变的早期检测

　　单细胞筛选

　　纳米孔技术DNA测序

　　电变等离子体电子学

　　微流控芯片(动脉芯片)

　　任职学校

　　帝国理工学院(Imperial College London)位于英国伦敦，是一所主攻理学、工学、医学和商学的世界顶尖公立研究型大学。帝国理工学院是世界最具创新力大学之一，与剑桥大学、牛津大学、伦敦大学学院、伦敦政治经济学院并成为“G5超级精英大学”，在2019年QS世界大学排名位列第8，英国第3。化学工程在世界范围内享有盛誉。

　　项目背景

　　随着全球经济发展我们的生活水平迅速提高，但慢性疾病、亚健康、食品安全、环境卫生等问题也逐渐成为社会的痛点。为此，中共中央国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》，推动了大健康产业的发展；早期疾病筛查可以防患于未然，但遗憾的是传统实验室法无法满足更精确的临床检测需求，以此为前提，生物传感技术作为精密检测分析法应运而生，为人类探究生命、定量分析和功能分析提供了一条新思路。

　　生物传感(光电传感)以分析化学为基点，吸纳包含了众多学科与顶尖技术，如：纳米材料科技、微电子技术、精密仪器、仿生学、实时通讯、检测技术网络化、云端计算等，旨在发展定量分析和功能分析新方法。生物传感具有灵敏、快速、准确、便捷等特性，在生命科学研究中举足轻重，尤其对疾病诊断与居家监护、生物过程控制、农业与食品安全、环境监测与污染控制等科学等领域展现出广阔的应用前景。

　　本项目将围绕生物传感技术和精密分析的应用这一国际前沿课题展开探究。

　　项目介绍

　　项目内容将围绕现代生物医学检测技术展开，着重介绍多种生物样本分析技术，例如微流控传感分析、酶联免疫吸附测定分析法(ELISA)、紫外吸收可见光谱分析法、荧光探针传感器分析法等介绍单分子、抗原、抗体等物质的定量精密检测技术。在疫苗研发和分析、药物分析已经医学分析领域有着广泛应用。学生将通过项目了解多种现代分析仪器的类型和运作机制，掌握仪器分析的原理、方法和应用领域，在项目结束时提交项目报告，进行成果展示。

　　项目大纲

　　仪器分析与生物传感器概论

　　紫外可见吸收光(UV-Vis)分析法 UV-Vis Spectroscopy： Diagnostics, lateral flow tests, color tests

　　荧光探针传感器(Fluorescent probes)：荧光探针及传感器在生物医学领域的应用.

　　非标记检测技术(Llabel Free Detection)：作为基因组测序工具及医学诊断和筛查.

　　酶联免疫抗原检测法(ELISA)原理及其在病毒检测、DNA测序方面的应用

　　微流控传感器分析

　　项目回顾与成果展示

　　论文辅导

　　项目收获

　　7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习共125课时

　　项目报告