ACAIC2024主题论坛二：生命科学创新与下一代分析仪器

ACAIC 2024主题论坛二：生命科学创新与下一代分析仪器

　　2024年11月15-16日，第九届中国分析仪器学术大会（ACAIC 2024）在广东深圳隆重召开。大会次日，主题论坛二“生命科学创新与下一代分析仪器”如期举办。该论坛由中国科学院深圳先进技术研究院组织，南京大学、中国科学院深圳先进技术研究院郑海荣院士担任论坛主席，中国科学院深圳先进技术研究院罗茜研究员负责召集，汇聚了众多专家学者，共同探讨生命科学领域的最新创新成果以及下一代分析仪器的研发方向和技术挑战。

中山大学/广东大学 牛利教授

　　牛利作题为“生物电化学传感”的报告。生物分析技术在医疗诊断领域中正在得到越来越广泛的应用，特别是各种生物标志物的使用极大地提高了疾病的早期诊断率和准确度，为治疗提高了重要的依据。在过去的数十年间，多种技术方法已经应用于生物标志物的检测分析中，如比色分析、荧光分析、化学发光分析、质谱分析、光谱分析等。团队一直致力于电化学分析技术方法的应用，通过使用多种化学及天然聚合物材料，在生物传感器的表面引入电活性探针，从而实现了对核酸和蛋白质等生物标志物的简便、快速、低成本、高灵敏的电化学分析检测。

复旦大学 车仁超教授

　　车仁超作题为“低温透射电镜的电子光路与实例”的报告。透射电镜中，电子枪之下的电子光路复杂而重要，决定着光学分辨和低温等原位多功能的实现。他介绍了团队在低温透射电镜电子光路的特殊设计。一、改造物镜结包括如何达成消磁环境，如何在物镜分辨率和残余弱磁场的矛盾两者之间寻求最佳平衡点。二、实现原位可加电磁场与低温功能，这类硬件突破具有极大的技术挑战。另外，团队在电子显微技术领域的研究基础方面，进行电磁功能材料及吸波应用领域源头创新，在磁性材料的磁畴微观动力学方面取得系列突破。

中国科学院生物物理研究所 纪伟研究员

　　纪伟作题为“生物大分子原位成像仪器技术”的报告。生物大分子机器是细胞生命活动的基本单元。原位结构解析是未来的发展方向。面对细胞原位环境和大分子机器结构复杂的挑战，团队基于提出的干涉和冷冻单分子定位技术，进一步提升了成像分辨率。一、利用干涉定位，发展了超分辨光学成像技术。搭建了ROSE显微镜、ROSE-Z显微镜和IROSE&LROSE-Z 显微镜，实现细胞生物学的高分辨率观察，正推进三维干涉定位成像技术（3D-ROSE）。二、利用冷冻定位，发展了冷冻电子断层成像技术，搭建了超稳定冷冻超分辨率显微镜，实现光电融合成像，用于荧光引导冷冻电镜数据收集和冷冻样品减薄制备。

南方科技大学 程鑫教授

　　程鑫作题为“数字液滴微流控中央处理器芯片及平台系统”的报告。生命科学行业迫切需要一场工业革命，实验室自动化是关键。但是，微阵列生物芯片和芯片实验室的定制化设计制造的复杂性极高，已成为生物芯片推广应用的瓶颈，亟需开发一种可在生物医学工程领域内普遍适用的微流体操控平台。团队开发了一种新型的数字液滴微流控芯片，突破传统微流控芯片瓶颈，在微流控芯片中实现全流程的自动化。基于有源矩阵电路来进行液滴驱动的数字生物芯片平台技术，通过薄膜晶体管驱动的大规模电极阵列，利用介电电润湿(EWOD)或介电泳力(DEP)等现象，实现成几百个电极的并行控制。这种新型的数字液滴芯片及平台系统具备广泛的通用性、大规模可扩展性和可重复使用性，有望广泛应用于生物工程或生物医学工程技术中。

北京航空航天大学 王璞教授

　　王璞作题为“超高灵敏瞬态吸收在分子互作上的应用”的报告。研究蛋白质分子亲和性有助于帮助理解、调节蛋白质功能。为实现一种自由溶液中低样本量的无标记分子互作检测，团队研究如何实现不依赖于自发荧光或荧光标记的低浓度蛋白分子互作检测。基于瞬态吸收的微量热泳动，发展瞬态吸收的的蛋白无标记检测，开发微尺度热泳的分子结合事件表征。基于瞬态吸收显微镜，已初步实现了溶液中血红素的浓度定量监测和温度梯度下浓度场监测。对应血红蛋白浓度检测限为2.5uM，并可对加热冷却过程进行监测。若进一步提高系统的灵敏度并实现对加热温度场的控制，有望通过热泳现象监测实现对蛋自分子亲和性的无标记高灵敏测量。

中国科学院深圳先进技术研究院 赫家烨研究员

　　赫家烨作题为“三维非切片病理成像技术及临床应用——近等向性分辨率光片显微与组织透明化”的报告。组织病理临床诊断是癌症诊断的核心共性步骤，也是“金标准”。目前，随着光学显微技术、分子标记技术以及人工智能算法的快速发展，下一代病理诊断技术（NGP）应运而生。基于非切片式三维病理成像技术，他介绍了在光片显微成像、特大组织透明化以及数据算法分析等方面的研究进展，并展望了未来病理从“二维切片”向“三维数字化”转型的国际趋势。

中国科学院大连化学物理研究所 耿旭辉研究员

　　耿旭辉作题为“高灵敏小型荧光检测器及在生命科学领域中的应用”的报告。激光诱导荧光检测(L)具有极高的灵敏度和选择性，广泛地用于超痕量样品检测，如单细胞内超痕量蛋自(几十个分子甚至单分子水平)的分析测定。团队以小体积、低成本激光二极管(LD)模组替代激光器、自研制AccuOpt微光探测器替代PMT，研制紧凑式、低成本LIF，灵敏度与商品化LIF相当或更优。紧凑式、共聚焦mLIF检测灵敏度与国际最高水平相当，可测定单细胞内 active caspase3蛋白的含量，且方法简单、通用。并且，研制甲状旁腺探测LIF，已通过了GB9706.1-2007《医用电气设备第一部分:通用要求》第三方安全性测试，并已成功应用于50例术中样本测试，诊断准确率≥97%，满足临床诊断需求。

北方夜视科技（南京）研究院有限公司 胡泽训工程师

　　胡泽训作题为“光电探测新器件研究进展（MCP、MPO、PMT）”的报告。微通道板(MCP)、微孔光学元件(MPO)、光电倍增管(PMT)是三种核心的光电探测器件。北方夜视科技(南京)研究院有限公司发展了新的光电探测器件制作技术，助力各种电子、粒子、光信号的探测。微通道板(MCP)方面，利用飞秒激光加工、原子层沉积、扩口技术和组件，制作出高性能微通道板，并研制了多种类型的微通道板组件，满足不同场景的探测需求。微孔光学元件(MPO)方面，完成了X射线调控成像元件研制，成功应用于空间探测中。光电倍增管(PMT)方面，研制了超快时间响应光电倍增管。

苏州德运康瑞生物科技有限公司研发副总 顾志鹏博士

　　顾志鹏作题为“空间组学方法和仪器开发”的报告。空间转录组测序（NGS-based）是精准医疗的发展方向。空间组学技术作为高通量分析方法，用于分析生物数据的空间信息，可以揭示细胞、组织和器官的空间分布特征，为研究生物系统的结构和功能提供了新的视角，因此被Nature Methods评为2020年度技术方法。目前空间组学技术路线主要基于测序和成像方法。作为空间组学技术与临床应用开拓者，苏州德运康瑞生物科技有限公司基于自主研发的专利技术，分别开发了测序(DynaSpatial)和成像(SEERNA ISS)路线的空间组学方法和仪器，并且成功实现商业化，目前有多款科研工具和临床产品。