“基于結(jié)構(gòu)調(diào)控和光電性能的紙芯片微流控基礎(chǔ)研究與傳感機(jī)制”項(xiàng)目獲2016年度山東省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染直接影響人民的身體健康，三大問題解決的根本在于基層源頭的控制。因此，快速準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)方法已成為國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的重大需求。

紙基微流控是分析檢測(cè)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新方法，因其可低成本廣泛應(yīng)用的突出特點(diǎn)，成為最具潛力的普及化的即時(shí)分析方法之一。但要在一張紙上完成快速檢測(cè)，還有許多問題需要解決，如紙的組成、結(jié)構(gòu)調(diào)控機(jī)理不清楚，只能定性不能定量；缺乏紙微流控理論，高靈敏方法無法引入；受物理處理技術(shù)單一和局限性，不能完成多功能紙芯片全分析系統(tǒng)的建立。

濟(jì)南大學(xué)于京華教授科研團(tuán)隊(duì)圍繞上述亟待發(fā)展與解決的問題，成功解決紙上復(fù)雜體系化學(xué)反應(yīng)，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)在紙上由定性到定量分析的突破；解決紙上信號(hào)的轉(zhuǎn)換問題，提出紙上高靈敏檢測(cè)方法的新思想；解決紙上的化學(xué)處理方法，發(fā)現(xiàn)紙纖維的結(jié)構(gòu)形貌調(diào)控規(guī)律及納米材料生長(zhǎng)方法，建立多功能的紙芯片檢測(cè)系統(tǒng)，取得了多項(xiàng)原創(chuàng)性和開拓性研究成果。

主要提出四大創(chuàng)新點(diǎn)：

——提出三維高性能紙纖維金屬電極的設(shè)計(jì)與制作方法，突破紙芯片上高靈敏分析手段介入的關(guān)鍵難點(diǎn)，引領(lǐng)紙微流控芯片高靈敏檢測(cè)的發(fā)展；提出超級(jí)紙電容化學(xué)信號(hào)可控放大的新原理，開拓了生物傳感器超靈敏放大的新途徑。

——利用時(shí)間與空間差異控制紙上復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，提出了紙芯片多組分化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控技術(shù)，完成紙上由定性到定量分析的突破。在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)微流控紙芯片上的定量檢測(cè)，闡明紙微孔的自驅(qū)動(dòng)液體通道形成機(jī)制與可調(diào)控性。

——在紙上利用化學(xué)生長(zhǎng)法，依據(jù)紙纖維內(nèi)部縱橫交錯(cuò)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及紙的多孔性相連制備大比表面積的紙基多孔納米層，提出紙纖維載體的結(jié)構(gòu)形貌調(diào)控規(guī)律與機(jī)制。攻克紙芯片一直以來采用物理改性，無法制作多功能區(qū)的關(guān)鍵技術(shù)難題，為多功能紙芯片的研發(fā)展示了很好的應(yīng)用前景。

——有效利用空間效應(yīng)，提出多功能三維紙芯片的集成方法，設(shè)計(jì)制備集前處理、分離、富集、洗滌、檢測(cè)多功能于一體的多功能、高通量、可尋址陣列3D紙芯片，建立高效檢測(cè)方法，易于實(shí)現(xiàn)微型化和自動(dòng)化。發(fā)展了紙芯片的微流控基礎(chǔ)理論并推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步。

該科研團(tuán)隊(duì)自2011年以來，在《自然—生物化學(xué)》《先進(jìn)功能材料》《生物材料》等期刊上發(fā)表SCI收錄論文200余篇(其中紙基材料的論文160余篇)，12篇論文在ESI全球排名Top 0.1%，1篇論文在ESI全球排名Top 0.01%，影響因子5以上的論文100余篇，獲SCI他引4000余次，H因子36。有14篇紙芯片的工作受邀作為影響因子5以上期刊的封面文章發(fā)表。研究成果多次以研究熱點(diǎn)和新聞形式分別被《芯片實(shí)驗(yàn)室》、WILEY-VCH出版集團(tuán)旗下《化學(xué)觀點(diǎn)》和美國(guó)化學(xué)會(huì)《化工快訊》等專題報(bào)道；省級(jí)鑒定研究成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。于京華教授入選2014年度英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)期刊“高被引中國(guó)學(xué)者”榜單。

目前，該科研團(tuán)隊(duì)圍繞紙芯片研究取得了一系列重要科研成果，推動(dòng)了紙基微流控基礎(chǔ)理論的發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了分析化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，期待為我國(guó)疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染即時(shí)檢測(cè)作出重要貢獻(xiàn)。