国家自然科学奖初评通过项目-纳米尺度和分子水平上生物信息获取的新原理与新方法
| 项目名称: | 纳米尺度和分子水平上生物信息获取的新原理与新方法 |
| 推荐单位: | 湖南省 |
| 项目简介: | 生物信息获取是人类探索各类生命现象本质的重要环节,是21世纪生命科学后基因组时代的研究主题,也是生物、医学、药学等各个学科与技术发展的基础,更是世界各国科学技术与综合国力竞争的制高点。发展准确高效的生物信息获取技术,是当前分析化学研究的核心内容之一。本项目以生物信息获取新原理与新方法的基础研究为基点,将纳米生物技术和分子工程技术引入分析化学,提高了生物信息获取的时间、空间分辨率和灵敏度,拓展了分析化学的研究应用领域,促进了分子生物学、肿瘤医学等相关学科的发展,为人类健康与疾病基础研究中的前沿问题以及疾病预警等国家重大需求问题的解决提供了新方法。主要成果包括: 1. 提出了生物功能化核-壳纳米颗粒结构模式及制备原理;综合研究了生物功能化二氧化硅纳米颗粒的理化性质,发现了二氧化硅纳米颗粒具有DNaseI 酶切保护的新纳米尺度效应,揭示了二氧化硅纳米颗粒的细胞内化机制。 2. 针对生物医学分析中活体、实时、原位、高灵敏获取生物信息的需要,以核酸分子、病原微生物、肿瘤等为研究目标,基于纳米生物技术构建了多种生物信息获取新方法,包括利用原子力显微镜的高分辨率成像手段,建立了细菌的抗生素药物损伤纳米表征新方法;基于原子力显微镜力测定的纳米传感技术,建立了核酸分子相互作用力的纳米表征方法;建立了基于二氧化硅荧光纳米颗粒的高灵敏生物标记新方法,构建了单细胞水平上pH动态变化监测的纳米传感技术和基于纳米金颗粒催化增长的高灵敏DNA传感技术,建立了快速、简便、环境友好的基于超顺磁性纳米材料的核酸富集、分离新方法。 3. 基于分子工程原理设计构建了多种具有特异性识别能力和信号转换功能的超分子体系,包括分子导线信号放大体系和具有光学活性的主-客分子识别体系,提出了核酸片段传感(NTFS)新原理,发展了从简单离子、小分子到生物大分子的高灵敏、高选择性检测及生物分子相互作用信息实时获取的新方法;基于表面等离子体共振技术(SPR)建立了一种调控和实时监测固定化DNA探针取向的方法,为提高生物传感器的性能提供了新思路。 4. 构建了新型多因子同步分析技术平台,包括光纤模式滤光多维化学传感器和一维微流控微珠阵列芯片技术平台,实现了化学生物信息的快速、高通量获取。 至2008年2月,本项目发表SCI源期刊论文180篇,出版专著1部,参编专著3部,获国家发明专利授权17项。论文被他人SCI论文正面引用2379篇次,包括美国工程院、科学院、医学院三院院士C. A. Mirkin教授;美国工程院院士C. J. Brinker教授;美国国家艺术与科学院院士T. M. Swager教授;以色列科学院院士I. Willner教授等国际权威学者对项目中相关工作给予了充分肯定和高度评价。项目组成员在美国匹兹堡分析化学和光谱应用会议暨展览会、香山科学会议等重要的国际国内学术会议做邀请报告26次。项目部分成果于2003年获"湖南省科技进步奖一等奖"、2009年获"湖南省自然科学一等奖"。 |
| 主要完成人: |
王柯敏 项目总负责人。全面负责项目总体方向的确定、研究思路的提出以及研究方案的设计。对重要科学发现一和重要科学发现二作出创造性贡献。提出系列生物信息获取新原理;建立基于纳米生物技术、核酸分子探针和超分子识别体系的生物信息高灵敏、高选择性以及实时获取新方法;构建新型的多因子同步分析技术平台。【旁证材料:代表性论文(序号1-8),发明专利(序号1-17)】。工作量占本人工作量的60%。 何晓晓 参与重要科学发现一的主要工作,对二氧化硅纳米颗粒具有DNase I酶切保护效应的发现以及基于纳米生物技术的生物信息获取新方法的建立做出创造性贡献【旁证材料:代表性论文(序号1-2),发明专利(序号1-2, 4-7, 9-11)】。工作量占本人工作量的70%。 羊小海 参与重要科学发现一和重要科学发现二的主要工作,对基于荧光共轭聚合物团聚的分子导线信号放大体系、具有光学活性的新型主-客分子识别体系、一维微流控微珠阵列芯片技术平台、基于纳米金颗粒催化增长效应的DNA传感器、固定化DNA探针取向的调控和实时监测做出创造性贡献【旁证材料:代表性论文(序号4,5,7和8),发明专利(序号8,14,15和17)】。工作量占本人工作量的70%。 杨荣华 参与重要科学发现二的主要工作,对具有光学活性的新型主-客分子体系构建做出创造性贡献【旁证材料:代表性论文(序号5)】 。工作量占本人工作量的70%。 唐志文 参与重要科学发现二的主要工作,对核酸片段传感原理的提出以及核酸-蛋白质相互作用研究新平台的构建做出创造性贡献【旁证材料:代表性论文(序号6)】 。工作量占本人工作量的70%。 |
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