一張紙輕松搞定疾病、食品安全和環境污染檢測

　　紙基微流控是分析檢測領域出現的一種新辦法，僅需一張紙，就可輕對松疾病診斷、食品安全和環境污染進行快速檢測。為實現這一檢測方法在我測領域的高效應用，濟南大學于京華教授科研團隊建立了多功能的紙芯片檢測系統，并取得了多項原創性和開拓性研究成果。

　　該科研團隊研發的 “基于結構調控和光電性能的紙芯片微流控基礎研究與傳感機制”項目獲2016年度山東省自然科學獎一等獎。

　　疾病診斷、食品安全和環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，快速準確的現場即時檢測方法已成為國家和社會發展的重大需求。

　　紙基微流控是分析檢測領域出現的一種新方法，因其可低成本廣泛應用的突出特點，成為潛力的普及化的即時分析方法之一。但要在一張紙上完成快速檢測，還有許多問題需要解決，如紙的組成、結構調控機理不清楚，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；受物理處理技術單一和局限性，不能完成多功能紙芯片全分析系統的建立。

　　濟南大學于京華教授科研團隊圍繞上述亟待發展與解決的問題，成功解決紙上復雜體系化學反應，在國際上率先實現在紙上由定性到定量分析的突破；解決紙上信號的轉換問題，提出紙上高靈敏檢測方法的新思想；解決紙上的化學處理方法，發現紙纖維的結構形貌調控規律及納米材料生長方法，建立多功能的紙芯片檢測系統，取得了多項原創性和開拓性研究成果。

　　主要提出四大創新點：

　　——提出三維高性能紙纖維金屬電極的設計與制作方法，突破紙芯片上高靈敏分析手段介入的關鍵難點，紙微流控芯片高靈敏檢測的發展；提出超級紙電容化學信號可控放大的新原理，開拓了生物傳感器超靈敏放大的新途徑。

　　——利用時間與空間差異控制紙上復雜的化學反應，提出了紙芯片多組分化學反應的調控技術，完成紙上由定性到定量分析的突破。在國際上率先實現微流控紙芯片上的定量檢測，闡明紙微孔的自驅動液體通道形成機制與可調控性。

　　——在紙上利用化學生長法，依據紙纖維內部縱橫交錯的三維網狀結構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構形貌調控規律與機制。攻克紙芯片一直以來采用物理改性，無法制作多功能區的關鍵技術難題，為多功能紙芯片的研發展示了很好的應用前景。

　　——有效利用空間效應，提出多功能三維紙芯片的集成方法，設計制備集前處理、分離、富集、洗滌、檢測多功能于一體的多功能、高通量、可尋址陣列3D紙芯片，建立高效檢測方法，易于實現微型化和自動化。發展了紙芯片的微流控基礎理論并推動了現場即時檢測技術的進步。

　　該科研團隊自2011年以來，在《自然—生物化學》《先進功能材料》《生物材料》等期刊上發表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表。研究成果多次以研究熱點和新聞形式分別被《芯片實驗室》、WILEY-VCH出版集團旗下《化學觀點》和美國化學會《化工快訊》等專題報道；省級鑒定研究成果達到國際水平。于京華教授入選2014年度英國化學會期刊“高被引中國學者”榜單。

　　目前，該科研團隊圍繞紙芯片研究取得了一系列重要科研成果，推動了紙基微流控基礎理論的發展，同時推動了分析化學學科的發展，期待為我國疾病診斷、食品安全和環境污染即時檢測作出重要貢獻。

　　編輯點評

　　疾病診斷、食品安全和環境污染這三大問題是關乎國計民生的頭等大事，要想實現對其整治，必須采用快速、精確的檢測方法，紙芯片檢測方法簡單、快速，將對我測領域發揮重要作用。