ACAIC2024主題論壇二：生命科學創新與下一代分析儀器

ACAIC 2024主題論壇二：生命科學創新與下一代分析儀器

　　2024年11月15-16日，第九屆中國分析儀器學術大會（ACAIC 2024）在廣東深圳隆重召開。大會次日，主題論壇二“生命科學創新與下一代分析儀器”如期舉辦。該論壇由中國科學院深圳先進技術研究院組織，南京大學、中國科學院深圳先進技術研究院鄭海榮院士擔任論壇主席，中國科學院深圳先進技術研究院羅茜研究員負責召集，匯聚了眾多專家學者，共同探討生命科學領域的最新創新成果以及下一代分析儀器的研發方向和技術挑戰。

中山大學/廣東大學 牛利教授

　　牛利作題為“生物電化學傳感”的報告。生物分析技術在醫療診斷領域中正在得到越來越廣泛的應用，特別是各種生物標志物的使用極大地提高了疾病的早期診斷率和準確度，為治療提高了重要的依據。在過去的數十年間，多種技術方法已經應用于生物標志物的檢測分析中，如比色分析、熒光分析、化學發光分析、質譜分析、光譜分析等。團隊一直致力于電化學分析技術方法的應用，通過使用多種化學及天然聚合物材料，在生物傳感器的表面引入電活性探針，從而實現了對核酸和蛋白質等生物標志物的簡便、快速、低成本、高靈敏的電化學分析檢測。

復旦大學 車仁超教授

　　車仁超作題為“低溫透射電鏡的電子光路與實例”的報告。透射電鏡中，電子槍之下的電子光路復雜而重要，決定著光學分辨和低溫等原位多功能的實現。他介紹了團隊在低溫透射電鏡電子光路的特殊設計。一、改造物鏡結包括如何達成消磁環境，如何在物鏡分辨率和殘余弱磁場的矛盾兩者之間尋求最佳平衡點。二、實現原位可加電磁場與低溫功能，這類硬件突破具有極大的技術挑戰。另外，團隊在電子顯微技術領域的研究基礎方面，進行電磁功能材料及吸波應用領域源頭創新，在磁性材料的磁疇微觀動力學方面取得系列突破。

中國科學院生物物理研究所 紀偉研究員

　　紀偉作題為“生物大分子原位成像儀器技術”的報告。生物大分子機器是細胞生命活動的基本單元。原位結構解析是未來的發展方向。面對細胞原位環境和大分子機器結構復雜的挑戰，團隊基于提出的干涉和冷凍單分子定位技術，進一步提升了成像分辨率。一、利用干涉定位，發展了超分辨光學成像技術。搭建了ROSE顯微鏡、ROSE-Z顯微鏡和IROSE&LROSE-Z 顯微鏡，實現細胞生物學的高分辨率觀察，正推進三維干涉定位成像技術（3D-ROSE）。二、利用冷凍定位，發展了冷凍電子斷層成像技術，搭建了超穩定冷凍超分辨率顯微鏡，實現光電融合成像，用于熒光引導冷凍電鏡數據收集和冷凍樣品減薄制備。

南方科技大學 程鑫教授

　　程鑫作題為“數字液滴微流控中央處理器芯片及平臺系統”的報告。生命科學行業迫切需要一場工業革命，實驗室自動化是關鍵。但是，微陣列生物芯片和芯片實驗室的定制化設計制造的復雜性極高，已成為生物芯片推廣應用的瓶頸，亟需開發一種可在生物醫學工程領域內普遍適用的微流體操控平臺。團隊開發了一種新型的數字液滴微流控芯片，突破傳統微流控芯片瓶頸，在微流控芯片中實現全流程的自動化。基于有源矩陣電路來進行液滴驅動的數字生物芯片平臺技術，通過薄膜晶體管驅動的大規模電極陣列，利用介電電潤濕(EWOD)或介電泳力(DEP)等現象，實現成幾百個電極的并行控制。這種新型的數字液滴芯片及平臺系統具備廣泛的通用性、大規模可擴展性和可重復使用性，有望廣泛應用于生物工程或生物醫學工程技術中。

北京航空航天大學 王璞教授

　　王璞作題為“超高靈敏瞬態吸收在分子互作上的應用”的報告。研究蛋白質分子親和性有助于幫助理解、調節蛋白質功能。為實現一種自由溶液中低樣本量的無標記分子互作檢測，團隊研究如何實現不依賴于自發熒光或熒光標記的低濃度蛋白分子互作檢測。基于瞬態吸收的微量熱泳動，發展瞬態吸收的的蛋白無標記檢測，開發微尺度熱泳的分子結合事件表征。基于瞬態吸收顯微鏡，已初步實現了溶液中血紅素的濃度定量監測和溫度梯度下濃度場監測。對應血紅蛋白濃度檢測限為2.5uM，并可對加熱冷卻過程進行監測。若進一步提高系統的靈敏度并實現對加熱溫度場的控制，有望通過熱泳現象監測實現對蛋自分子親和性的無標記高靈敏測量。

中國科學院深圳先進技術研究院 赫家燁研究員

　　赫家燁作題為“三維非切片病理成像技術及臨床應用——近等向性分辨率光片顯微與組織透明化”的報告。組織病理臨床診斷是癌癥診斷的核心共性步驟，也是“金標準”。目前，隨著光學顯微技術、分子標記技術以及人工智能算法的快速發展，下一代病理診斷技術（NGP）應運而生。基于非切片式三維病理成像技術，他介紹了在光片顯微成像、特大組織透明化以及數據算法分析等方面的研究進展，并展望了未來病理從“二維切片”向“三維數字化”轉型的國際趨勢。

中國科學院大連化學物理研究所 耿旭輝研究員

　　耿旭輝作題為“高靈敏小型熒光檢測器及在生命科學領域中的應用”的報告。激光誘導熒光檢測(L)具有極高的靈敏度和選擇性，廣泛地用于超痕量樣品檢測，如單細胞內超痕量蛋自(幾十個分子甚至單分子水平)的分析測定。團隊以小體積、低成本激光二極管(LD)模組替代激光器、自研制AccuOpt微光探測器替代PMT，研制緊湊式、低成本LIF，靈敏度與商品化LIF相當或更優。緊湊式、共聚焦mLIF檢測靈敏度與國際最高水平相當，可測定單細胞內 active caspase3蛋白的含量，且方法簡單、通用。并且，研制甲狀旁腺探測LIF，已通過了GB9706.1-2007《醫用電氣設備第一部分:通用要求》第三方安全性測試，并已成功應用于50例術中樣本測試，診斷準確率≥97%，滿足臨床診斷需求。

北方夜視科技（南京）研究院有限公司 胡澤訓工程師

　　胡澤訓作題為“光電探測新器件研究進展（MCP、MPO、PMT）”的報告。微通道板(MCP)、微孔光學元件(MPO)、光電倍增管(PMT)是三種核心的光電探測器件。北方夜視科技(南京)研究院有限公司發展了新的光電探測器件制作技術，助力各種電子、粒子、光信號的探測。微通道板(MCP)方面，利用飛秒激光加工、原子層沉積、擴口技術和組件，制作出高性能微通道板，并研制了多種類型的微通道板組件，滿足不同場景的探測需求。微孔光學元件(MPO)方面，完成了X射線調控成像元件研制，成功應用于空間探測中。光電倍增管(PMT)方面，研制了超快時間響應光電倍增管。

蘇州德運康瑞生物科技有限公司研發副總 顧志鵬博士

　　顧志鵬作題為“空間組學方法和儀器開發”的報告。空間轉錄組測序（NGS-based）是精準醫療的發展方向。空間組學技術作為高通量分析方法，用于分析生物數據的空間信息，可以揭示細胞、組織和器官的空間分布特征，為研究生物系統的結構和功能提供了新的視角，因此被Nature Methods評為2020年度技術方法。目前空間組學技術路線主要基于測序和成像方法。作為空間組學技術與臨床應用開拓者，蘇州德運康瑞生物科技有限公司基于自主研發的專利技術，分別開發了測序(DynaSpatial)和成像(SEERNA ISS)路線的空間組學方法和儀器，并且成功實現商業化，目前有多款科研工具和臨床產品。