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項目成果/簡介:表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測等優點，因此 SPR 傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制一種基于 SPR 技術的光機電一體化系統。 我校于 1999 年開始從事有關方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫學檢測試驗系統。最近幾年中，我們針對被廣泛采用的棱鏡耦合結構 SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關培育項目、國家基金及天津市科技支撐計劃重點項目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫學檢測實驗系統。這種新穎的集成化結構具有明顯的技術優勢，而且符合 SPR 傳感系統小型化、儀器化的發展趨勢，為系統最終產品化奠定了基礎。目前已經完成儀器化，結構設計及操作便利方面還需進一步完善，以便使非專業人員能夠完成操作；數據分析算法及軟件需要進一步開發，以達到實用化。應用范圍:所開發的試驗系統已經達到了國際先進水平，申請專利兩項。產品化后，可以用于疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等，具有很好的應用及市場前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物醫學檢測分析系統的批量生產成本預計為 10 萬元人民幣左右，而國際上同類產品（瑞典 BIAcore 公司生產）的最低售價為 10 萬美元左右。可見，SPR 生物醫學檢測分析系統是一種高技術含量、高附加值的產品。 其次，SPR 生物醫學檢測分析系統中的傳感耦合部件因其進口成本很高，目前還是一種半消耗品，即每完成一次測試后需作再生處理，這樣可重復使用幾次，然后予以更換；即使這樣，單次檢測成本也在200 元人民幣以上。本項研究可以將傳感耦合部件集成為便于批量生產的傳感芯片，可大幅降低成本。再生技術的研究成功，可以進一步降低使用成本；若能大批量生產，在成本很低的情況下，也可實現一次性使用。預計每個芯片的批量生產成本不到 50 元人民幣，售價如果為 100 元人民幣，單次檢測的成本將大幅降低。這樣，一方面便于系統的推廣應用，另一方面傳感芯片作為一次性消耗品，需求量極大，由耗材產生的利潤也是非常可觀的。 另外，我們還可以在此項研究的基礎上，進一步開發適合于藥物靶標、藥物開發、案件偵破、環境監測、食品安全檢驗以及興奮劑檢測等其它眾多領域進行檢測分析的系列產品，其巨大的經濟效益和社會效益是不言而喻的。

表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測等優點，因此 SPR 傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制一種基于 SPR 技術的光機電一體化系統。 我校于 1999 年開始從事有關方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫學檢測試驗系統。最近幾年中，我們針對被廣泛采用的棱鏡耦合結構 SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關培育項目、國家基金及天津市科技支撐計劃重點項目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫學檢測實驗系統。這種新穎的集成化結構具有明顯的技術優勢，而且符合 SPR 傳感系統小型化、儀器化的發展趨勢，為系統最終產品化奠定了基礎。目前已經完成儀器化，結構設計及操作便利方面還需進一步完善，以便使非專業人員能夠完成操作；數據分析算法及軟件需要進一步開發，以達到實用化。

表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測等優點，因此SPR傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制一種基于SPR技術的光機電一體化系統。 我校于1999年開始從事有關方面的研究，2004年底研制完成了第一套單通道SPR生物醫學檢

該成果屬于農業生物技術領域。針對畜牧業生產中出現的飼料短缺及利用率低、抗生素濫用、畜禽糞便不合理排放等問題，開展了飼用益生菌的篩選、微生態制劑的研發、果渣發酵飼料菌株篩選及發酵菌劑研發、果渣發酵飼料生產工藝優化、生物活性飼料喂養效果評價等研究，獲得了具備產業化的飼用優良益生菌菌株，建立了高密度發酵工藝，可實現活菌數高達1013cfu/g的微生態制劑的生產，可部分或全部替代抗生素；獲得了多株果渣發酵菌種及發酵復合菌劑。建立了蘋果渣生物活性蛋白飼料兩步固態發酵工藝，實現了多菌種協同發酵，使發酵產物富含蛋白質、水溶性氨基酸、益生菌和水解酶等多種活性物質；建立了微生物制劑中試生產線、果渣發酵飼料中試生產線。該成果可應用于生物活性飼料、替代抗生素類生物添加劑和非糧生物飼料，生物發酵飼料可以精確到8-15%添加使用。在不增加喂養成本的基礎上，提高肉蛋奶產量及品質，降低成本。全省可形成30萬噸優質活性發酵飼料，應用價值大。  

南開大學元素有機化學研究所（簡稱元素所）可以為各農藥科研單位和生產企業提供各種農藥生物活性篩選和測定服務，以及技術咨詢和技術人員培訓，可以承擔新農藥創制各階段的生物活性研究工作，涉及殺蟲、殺菌、除草和植物生長調節四個方面，包括整株、離體葉片、活體小株、細胞以及離體酶等不同水平的配套篩選體系。

活性物質緩釋膠囊是近年來研究最多的藥物活性物質制劑技術, 它具有延長藥物作用時間、定向靶位給藥、減少藥物毒副作用等優點，在現代 藥物制劑中受到了廣泛的應用。納米壁材的研制是在微膠囊的基礎上，將壁材 的尺寸進一步減小，增大比表面積，進一步提高包埋率和運載效果。但國內外 對于納米包埋技術的研究多集中在以殼聚糖、海藻酸鈉、合成樹脂等材料作為 壁材的開發上，這類壁材價格相對較貴，不利于商業化推廣。國內外未發現有 利用生物酶法制備活性物質緩釋膠囊的相關報道。 該技術以淀粉納米顆粒為壁材對包埋活性物質進行包埋，制備納米緩釋膠 囊。淀粉納米顆粒利用生物酶法制備，生產成本低、周期短、不易造成環境污 染，并且納米顆粒集中在 50-120nm 左右，粒徑小、比表面積大，有利于活性物 質的包埋，包封效果好。經過中試研究，該技術制備的淀粉納米顆粒活性物質 緩釋膠囊在胃部的降解率極低，大部分活性物質在腸道內消化吸收，有效的提 高了活性物質的生物利用率。 生產條件及經濟效益預測：納米顆粒緩釋膠囊的初步市場估價為 10-100 萬 元/噸。項目投產后，年加工量 100 噸的生產線，估算投資額為 3000 萬，可產 生經濟效益 4250 萬元，實現利稅 2000 萬元。年加工量 200 噸的納米顆粒緩釋 膠囊生產線，估算投資額為 5000 萬，可產生經濟效益 8500 萬元，實現利稅 4000 萬元。年加工量 400 噸的納米顆粒緩釋膠囊生產線，估算投資額為 7000 萬，可青島農業大學科技成果介紹 2017 －54－ 產生經濟效益 1.5 億元，實現利稅 8000 萬元。因此，該項目盈利性強、投資回 報率高、貸款償還期短，經濟效益上可行。

用于骨修復材料的關鍵技術之一就是將具有良好生物活性、生物相容性和生物降解 吸收性能的生物材料，制備成具有特定形狀和三維連通的多孔細胞支架。在臨床上已應 用的以硅酸鹽為基質的 45S5 生物活性玻璃，具有一定的骨誘導性，但是，硅元素在組 織體內較難降解，而且該類型玻璃難以加工成強度高的骨組織工程的支架。前期由同濟 大學材料學院開發了一種以硼酸鹽為基質的可完全生物降解的硼酸鹽玻璃，能制作成高 力學強度的大孔海綿狀，并兼有生物活性和完全的、可控的生物降解性特性，可用作為 細胞或基因活化的組織工程支架的材料，植入生物體內，能按照臨床上不同部位骨組織 的生長速度要求，能可控地調節降解速度，最終能完全降解，具有第三代生物材料的各 種特性。前期，由上海交通大學附屬上海市第六人民醫院的動物實驗的結果表明并證實， 該材料能滿足臨床上骨修復和骨替代材料需要。

活性炭作為一種多孔材料，由于其具有發達的孔徑結構和豐富的表面官能 團，所以廣泛應用于國民經濟部門和人們的日常生活。活性炭不僅可用于液相 脫色，上下水凈化，氣相吸附，溶劑回收，空氣凈化；還可用于催化劑的合成， 作為貴金屬催化劑的載體。尋求新原料制備高性能的活性炭具有重要的意義。 濕地植物在冬季出現枯萎的現象，若不及時收割，會導致基質阻塞和腐爛 等問題。當前濕地植物秸稈大多通過焚燒和填埋的方式進行處理，利用率低且 污染環境。本項目技術在研究過程中發現，濕地植物秸稈具有孔結構發達、碳 含量高等特點，故采用濕地植物秸稈作為生產活性炭的原料，既能解決濕地植 物秸稈利用率低、污染環境的問題，又能降低活性炭的生產成本，廢物利用。 本技術采用新型的改性方法和活化方法：首先，采用表面改性的方法來提 升活性炭的吸附性能；其次，采用原位改性的方法，節約成本，簡化工藝，提 升活性炭性能；再次，使用新型活化劑，實現一步法直接活化生產目標活性炭， 使其具有特定孔徑結構和官能團。 本項目技術制備出的新型活性炭，比表面積高，表面官能團豐富，對重金 屬、有毒有害有機污染物具有高效的吸附性能。以植物生物質為原料制備活性 炭，過程簡單，速度快，制備成本低，產品性能優異，具有良好的實用性能。

項目通過微納米陶瓷燒結技術， 獲得具有生物活性的氧化鈦陶瓷， 可以與骨組織形成生物活性結合， 表現出優良的生物活性， 同時其光催化效應賦予其抗菌抑菌性， 可預防植入體污染引起的感染。該項目獲得的氧化鈦陶瓷兼具生物活性與抗菌抑菌性，可顯著提高植入體的體內修復成功率。同時為提高納米氧化鈦的附加值具有重要作用。

本項目旨在發掘天然植物中具有美白、抗皺、保濕、殺菌及防腐等天然活性成分，開發其提取、純化技術。 另一方面，本項目組與江南大學生物工程學 院合作，利用發酵法制備具有美白、抗衰老、抗皺、保濕等功效的發酵產物，產品分為直接發酵產物和植物發酵后的提取物。在活性成分先進制備基礎上，根據美白、抗衰老、抗皺、防曬、抗污染等理論，對天然活性原料進行協同復配，形成多靶點、多動能集成功效原料組合，并建立化學方法、生物化學方法（細胞水平、動物實驗）到人體實驗的完整功效評價技術平臺，打通從天然原料到實際配方應用的通路。