集思未來專題推薦——基于納米技術(shù)增強(qiáng)的光學(xué)/電化學(xué)生物傳感在流感篩查、血糖檢測及心腦血管疾病早診中的應(yīng)用

隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展我們的生活水平迅速提高，但慢性疾病、亞健康、食品安全、環(huán)境衛(wèi)生等問題也逐漸成為社會的痛點。為此，中共中央國務(wù)院印發(fā)《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》，推動了大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；早期疾病篩查可以防患于未然，但遺憾的是傳統(tǒng)實驗室法無法滿足更精確的臨床檢測需求，以此為前提，生物傳感技術(shù)作為精密檢測分析法應(yīng)運(yùn)而生，為人類探究生命、定量分析和功能分析提供了一條新思路。

生物傳感（光電傳感）以分析化學(xué)為基點，吸納包含了眾多學(xué)科與頂尖技術(shù)，如：納米材料科技、微電子技術(shù)、精密儀器、仿生學(xué)、實時通訊、檢測技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、云端計算等，旨在發(fā)展定量分析和功能分析新方法。生物傳感具有靈敏、快速、準(zhǔn)確、便捷等特性，在生命科學(xué)研究中舉足輕重，尤其對疾病診斷與居家監(jiān)護(hù)、生物過程控制、農(nóng)業(yè)與食品安全、環(huán)境監(jiān)測與污染控制等科學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

本項目將圍繞生物傳感技術(shù)和精密分析的應(yīng)用這一國際前沿課題展開探究。

探微計劃：BME生物醫(yī)學(xué)工程專題：基于納米技術(shù)增強(qiáng)的光學(xué)/電化學(xué)生物傳感在流感篩查、血糖檢測及心腦血管疾病早診中的應(yīng)用

開始日期: 2026-01-17

課時安排: 7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時論文指導(dǎo)學(xué)習(xí)

適合人群

適合年級 (Grade): 高中生/大學(xué)生

適合專業(yè) (Major): 生物醫(yī)學(xué)工程、生物醫(yī)學(xué)、分子醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)分析與檢測、免疫學(xué)、藥學(xué)、流行病學(xué)等專業(yè)和方向，或希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；學(xué)生需要具備生物、化學(xué)和物理基礎(chǔ)

建議選修: 化學(xué)基礎(chǔ)理論與跨學(xué)科應(yīng)用

導(dǎo)師介紹

Joshua教授自2006年起就職于帝國理工學(xué)院（Imperial College London），現(xiàn)任化學(xué)系生物傳感與分析科學(xué)終身正教授。2003年Edel教授在倫敦帝國理工學(xué)院獲得博士學(xué)位，研究方向為微流控系統(tǒng)單分子檢測；隨后在康奈爾大學(xué)（Cornell University）應(yīng)用與物理學(xué)院進(jìn)行納米生物技術(shù)的博士后研究，同時擔(dān)任東京理工學(xué)院客座教授。2005年在哈佛大學(xué)羅蘭研究所（Rowland Institute at Harvard University）獲得單分子生物物理學(xué)研究獎學(xué)金。 Joshua教授是英國皇家化學(xué)學(xué)會成員、歐洲研究理事會（ERC）鞏固者獎獲得者（獎勵杰出獨(dú)立科研人員）、歐洲研究理事會（ERC）啟動基金獲得者（獎勵職業(yè)生涯早期杰出學(xué)者）。Joshua導(dǎo)師現(xiàn)已發(fā)表百余篇學(xué)術(shù)論文，受邀參加近百次學(xué)術(shù)演講。他所創(chuàng)立的科研組“Edel group”，研究領(lǐng)域涵蓋化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、物理學(xué)和醫(yī)學(xué)，致力于研究和開發(fā)靈敏度高、輕量化的新型傳感器。

他所帶領(lǐng)的研究組近期的研究專注于以下領(lǐng)域：

電學(xué)和光學(xué)方法生物單分子篩選；

癌癥和神經(jīng)退行性病變的早期檢測；

單細(xì)胞篩選；

納米孔技術(shù)DNA測序；

電變等離子體電子學(xué)；

微流控芯片（動脈芯片）。

任職學(xué)校

帝國理工學(xué)院（Imperial College London）成立于 1907 年，總部位于英國倫敦南肯辛頓，是世界頂尖的理工醫(yī)綜合研究型大學(xué)之一。學(xué)校以科學(xué)、工程、醫(yī)學(xué)和商學(xué)為核心領(lǐng)域，尤其在工程技術(shù)、生命科學(xué)、公共衛(wèi)生及人工智能等方向保持全球領(lǐng)先。帝國理工的研究高度注重實際應(yīng)用，與產(chǎn)業(yè)界、政府和國際組織有著緊密合作，曾推動 MRI 技術(shù)、光伏材料、量子通信等重大突破。校園雖位于倫敦市中心，但仍擁有開放式綠色空間和現(xiàn)代化科研大樓。學(xué)生群體國際化程度高，來自 140 多個國家，形成多元學(xué)術(shù)氛圍。該校以高強(qiáng)度的課程和嚴(yán)格的錄取標(biāo)準(zhǔn)著稱，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科協(xié)作與創(chuàng)新精神。根據(jù) QS 世界大學(xué)排名 2026，帝國理工學(xué)院位居全球第 2，僅次于麻省理工學(xué)院，是英國排名最高的大學(xué)。

項目介紹

本項目將深入探討生物傳感器及其在生物醫(yī)學(xué)工程中的廣泛應(yīng)用。首先，我們將詳細(xì)解析生物傳感的基本原理，涵蓋熒光傳感和紫外光傳感的工作機(jī)制及其在檢測中的應(yīng)用。隨后，課程將重點介紹酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）的操作原理及其在臨床和研究中的應(yīng)用。我們還將探討納米技術(shù)如何增強(qiáng)生物傳感器的性能，提升其靈敏度和特異性。課程的最后部分將通過具體案例研究，展示生物傳感器在阿爾茨海默癥、帕金森病以及流行病快速檢測中的創(chuàng)新應(yīng)用。通過本課程，學(xué)生將掌握先進(jìn)的生物傳感技術(shù)，培養(yǎng)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域解決復(fù)雜問題的能力。在項目結(jié)束時提交項目報告，學(xué)生將進(jìn)行成果展示。

項目大綱

儀器分析與生物傳感器概論 Introduction to biosensing

紫外可見吸收光(UV-Vis)分析法 UV-Vis Spectroscopy： Diagnostics, lateral flow tests, color tests

熒光探針傳感器（Fluorescent probes)：熒光探針及傳感器在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用. Applications of fluorescence spectroscopy. Fluorescent probes and sensors for biomedical applications.

非標(biāo)記檢測技術(shù)（Llabel Free Detection）：作為基因組測序工具及醫(yī)學(xué)診斷和篩查. Label-free detection strategies. Tools for DNA sequencing will be discussed along with using similar technology for diagnostics and screening of diseases.

酶聯(lián)免疫抗原檢測法（ELISA）原理及其在病毒檢測、DNA測序方面的應(yīng)用

微流控傳感器分析 Analysis of microfluidic sensors

項目回顧與成果展示Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

項目收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時論文指導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時；

項目報告；

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter；

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表指導(dǎo)（可用于申請）；

結(jié)業(yè)證書；

成績單；

LASER Award in Research Skills for Academic Study官方證書并轉(zhuǎn)換8 UCAS Tariff Points（可選）。