2015年度国家科学技术奖励大会8日在北京举行,此次国家科学技术奖共授予295项成果和7位外籍科技专家。其中国家自然科学奖42项,国家技术发明奖66项,国家科学技术进步奖187项,授予7名外籍科技专家国际科学技术合作奖。

2015年的国家自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖受理项目和评审通过项目总数也进一步减少,较2011年减少21%。进步奖减少近100项,减幅近35%。

其中“基于稀土纳米上转发光技术的即时检测系统创建及多领域应用”荣获国家技术发明奖二等奖,由军事医学科学院微生物流行病研究所,中国科学院上海光学精密机械研究所等处完成,主要完成人包括杨瑞馥,周蕾,黄惠杰,黄立华,郑岩,林长青。

项目介绍:

这一项目基于光学纳米材料、生物检测、智能传感等交叉领域,在国际上首次建立了涵盖体外诊断试剂与生物传感器的基于稀土纳米上转发光技术的即时检测(UpT-pOCT)系统及产业化平台。项目发明了满足pOCT综合要求的UpT-pOCT系统、新型通用生物示踪物UCp-Nps和UpT-pOCT生物传感器系统,获得覆盖UCp-Nps、UpT免疫层析、UpT生物传感器的完整专利群,申请专利56项,其中授权专利45项;获得计算机软件注册证书4项、医疗器械注册证书15项;建成UCp-Nps、检测试剂和生物传感器三条生产线;该系统已纳入《城市消防站建设标准》,相关产品多次被评为“中关村国家自主创新示范区新技术新产品”和“上海市重点新产品”等;近三年,系列产品在欧洲和全国700多家医院销售额达1.29亿。

即时检测(pOCT)以“现场简便操作,快速获得结果”为显著特征,与临床急诊、疾控应急、 食品安全监管、 生物反恐等诸多生物应急相关领域对“基于快速检测结果,及时启动科学处置方案”的需求严密吻合。多学科交叉集成的 “微型、便携、智能”的检测技术,是pOCT由“快速检测”到“准确结果”之间的关键环节,近年在国际上已经成为新热点。然而,免疫层析作为最成熟的pOCT技术却由于传统示踪物的缺陷,而陷入敏感性低、特异性差、无法精确定量、无法多重检测的发展瓶颈。寻找新示踪物一直是pOCT的重点。稀土上转发光材料(UCp)具有独一无二的上转发光特性(低能光激发,发射高能光),可解决其它光学示踪物与被检物光谱重叠 (即荧光干扰) 问题。

本项目以此作为切入点历时13年,解决了UCp与免疫层析、与生物传感器融合的材料科学、检测科学、智能传感科学的系列问题,建立了基于稀土纳米上转发光技术的即时检测系统(UpT -pOCT),发明点如下:

1、UpT -pOCT 系统创建:首次发现了稀土纳米上转发光材料(UCp-Nps)作为生物示踪物应用于免疫层析中的光学/动力学/表界面生物学规律,解决了层析过程中颗粒与液体行为统一性的问题,克服了大规模生产中 UCp-Nps 聚集、污染以及试剂定量精密性的难题, 最终创建了 UpT -pOCT,并在国际上独家实现了 UpT -pOCT 的产业化。 使生物应急领域首次具有了可在现场条件下、 15-20min内对多种样本(全血、血清、尿、便、脏器甚至腐败脏器)中 1-20 种靶标进行精确定量的检测方法。

2、 解决了 UCp-Nps 在生物检验领域中应用的技术瓶颈: 采用逆向的研究思路以光学示踪物的生物需求牵引 UCp-Nps 的研制,获得了具有广泛适用性的高发光效率、低空间位阻、窄发射光谱、强表面活性、单分散性好的 UCp-Nps,使得新型光学材料 UCp-Nps 成为了生物领域中的通用示踪物。

3、发明了 UpT 生物传感器,攻克了其智能化应用的难题:将精密光学电子元件与智能化数理算法相结合,研制出可自动对 UCp-Nps 所代表的免疫检测信号进行准确提取的 3 种 UpT 生物传感器,克服了免疫层析试纸制造工艺必然导致的特异信号位置漂移问题,实现了生物检测的便携化、自动化、并行分析。

4、发展了多种独家 UpT -pOCT 产品,成功实现了多领域应用的转化:充分利用 UCp-Nps 独特的光学特性与稳定的共价偶联方式,为临床检验、疾控应急、生物反恐、违禁品筛查等多个生物应急领域提供了具有高敏感性、强样本耐受性、高定量精密性的新技术。

UpT -pOCT开辟了UCp-Nps用于体外诊断的新路径,拓展了稀土资源高附加值利用。经13年技术建立、拓展和产业化,已建立覆盖UCp-Nps制备、UCp-Nps表面修饰与活化、UpT免疫层析、UpT生物传感器的完整专利群,申请专利56项(国际pCT2 项) ,授权专利45项(包括美国2项,英、法、德、意、荷、日、澳、香港各1项)。获得计算机软件注册证书4项、医疗器械注册证书15项,在国内建成UCp纳米颗粒、检测试剂和生物传感器三条生产线,系列产品近三年在欧洲和全国700多家医院销售1.1亿,3个产品被评为“中关村国家自主创新示范区新技术新产品” ,多个产品先后被评为“上海市重点新产品”、“上海市专利新产品”、“上海市自主创新产品” 。在医疗、疾控、国家安全系统广泛应用,促进了我国新农和医保发展,为建国60周年庆典、北京奥运会、新疆维稳等重大国事活动和任务提供了技术保障。

推广应用情况
UpT -pOCT具有便携、快速、多重、定量的综合检测性能,可满足临床急诊、疾控应急、食品安全监测、生物事件处置、违禁药品筛查等领域对pOCT的需求。经技术建立、技术拓展、技术产业化,整个技术已经成熟,建立了覆盖“UCp-Nps制备”、“UCp-Nps表面修饰与活化”、“UpT免疫层析”、“UpT生物传感器”的完整专利群,申请专利 56 项 (国际 pCT2 项), 授权专利45项(包括美国2项,英国、法国、德国、意大利、荷兰、日本、澳大利亚、香港各1项),全部成果在北京落地转化, 建立了日产 UCp-Np1000g、试剂 20000 份、生物传感器 10 台的三条生产线,获得医疗器械注册证书15项, 从而在国际上率先(唯一)完成了UpT -pOCT的产业化,成为国产第一个全自主知识产权 pOCT 产品。现已在临床急诊、疾控应急、生物事件处置领域推广应用:

[1] 临床急诊:UpT -pOCT的心力衰竭、心肌损伤、肝癌、早产、抗生素管理类产品,在获得文号的四年内已在全国700多家医院实现销售,并通过爱尔兰Audit Diagnostics公司在欧洲面市,多个产品先后被评为“中关村国家自主创新示范区新技术新产品”。

[2] 疾控应急:UpT -pOCT 由于具有快速高通量的食源性致病菌检测能力,世博会期间应用于上海出入境检验检疫局进行各类食物样本中的沙门氏菌、霍乱弧菌 O1/O139 群、副溶血弧菌、大肠杆菌 O157 快速筛查。

[3] 生物事件处置:UpT -pOCT现已装备北京市疾控系统20套、出入境检验检疫系统,直接参与了北京奥运会、建国60周年庆典活动等的生物安保备勤;此外, 还广泛应用于国家安全(31套)、军队(36套)、全国消防(20套)、地方疾控卫生(100 余套)等系统,为哈尔滨大冬会、上海世博会、广州亚运会、新疆维稳提供了生物安全方面的技术保障;并于2011年作为移动式生物快速侦检仪,纳入了《城市消防站建设标准》(建标152-2011,中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家发展和改革委员会)。

(生物通)