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生物电子学国家重点实验室. 顾忠泽. 实验室基本信息. 1985 年：韦钰院士创立分子与生物分子电子学实验室； 1992 年：分子与生物分子电子学教育部开放研究实验室，命名为吴健雄实验室； 1999 年：更名为分子与生物分子电子学教育部重点实验室 2001 年：获国家自然科学基金委 “ 创新研究群体基金 ” 资助， 2005 年 12 月获 “ 创新研究群体基金 ” 续研资助 2002 年：作为教育部重点实验室参加并通过了国家重点实验室的评估，被评为 “ 优秀 ” 。 2005 年：生物电子学国家重点实验室建设计划通过科技部组织的专家组论证。
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生物电子学国家重点实验室 顾忠泽
实验室基本信息 1985年：韦钰院士创立分子与生物分子电子学实验室； 1992年：分子与生物分子电子学教育部开放研究实验室，命名为吴健雄实验室； 1999年：更名为分子与生物分子电子学教育部重点实验室 2001年：获国家自然科学基金委“创新研究群体基金”资助，2005年12月获“创新研究群体基金”续研资助 2002年：作为教育部重点实验室参加并通过了国家重点实验室的评估，被评为“优秀”。 2005年：生物电子学国家重点实验室建设计划通过科技部组织的专家组论证。 2007年：生物电子学国家重点实验室以良好的成绩通过了科技部和自然科学基金委组织的国家重点实验室评估。
所在的学科地位 • 1993年：经国务院学位委员会批准为我国第一个生物电子学博士学位授予点； • 1995年：生物医学工程学科被江苏省评为“优秀省级重点学科”； • 1997年：经国务院学位委员会批准成为生物医学工程学科一级学科博士点； • 1998年：生物医学工程学科被批准设立博士后流动站； • 1998年：生物医学工程学科被批准设立“长江学者奖励计划”特聘教授岗位； • 2002年：生物医学工程学科被评为“国家重点学科”； • 2002年：全国生物医学工程一级学科评估排名第二； • 2006年：全国生物医学工程一级学科评估排名第一。
研究方向 针对实验室方向分散的问题，实验室本着有所为、有所不为的方针，围绕生物电子学的主攻方向和国际发展前沿，对实验室已有的研究方向进行了整合和凝练形成了生物材料与器件, 生物信息获取和传感, 生物信息系统与应用三个主要研究方向。 生物材料和器件 围绕纳米生物材料、仿生材料与器件这两个国际发展前沿，开展了一系列探索性的研究。 生物信息获取和传感 基于生物芯片技术和纳米组装技术，结合实际临床应用,开发一系列高通量、高灵敏度、非标记检测方法。 生物信息系统与应用研究 面向新一代快速全基因组测序， 开展了DNA测序方法、基因表达数据分析等研究。
生物材料与器件 磁性纳米粒子的制备、组装及应用 静电纺丝纳米纤维的制备、组装及应用 微电子植入器件与生物相容性研究
未来的基于磁性纳米粒子的肿瘤综合治疗策略 磁性纳米粒子与磁场相互作用 造影剂 聚集效应 热效应 血管栓塞 肿瘤热疗 影像诊断 肿瘤治疗的综合策略
纳米纤维的制备及其在生物医学中的应用 组织工程支架 药物释放及化妆品 生物检测与分析 防护及安全领域 光电、能源领域 比表面能的增加有利于吸附环境中的毒素及粉尘。在军事、卫生防疫、航空等领域得到广泛的应用。 纳米纤维形貌与人类体内的细胞外基质相似；有利于细胞的粘附，增殖和渗透，减少炎性病变或排异。 巨大比表面积可提高药物包埋量，实现药物缓释功能。多孔结构允许空气、水分透过，并保持皮肤水分。同时提供微保温功能，促进皮肤的表面微循环。 纳米纤维的高多孔性、相互连接性、孔隙小、高比表面积等特点有利于生物分子、微量元素、粉尘的富集，从而提高检测灵敏度。 纳米纤维独特的结构所产生的一系列光、电效应在不同领域得到应用。
LbL 自组装法 多层聚合物修饰的纤维 电纺获得的纤维 单根纤维 多层中空聚合物纤维 - - - - - - - - - 横截面 + + + - - - 纤维 带正电荷的聚合物 带负电荷的聚合物 优点: 通过改变聚电解质浓度和沉积次数控制高分子层厚度 高分子层选择范围广泛 制备有机无机复合纤维 制备具有分级结构的纤维 Colloid. Suface A, 293, 272 (2007)， Jpn. J. Apl. Phys. 46, 6790 (2007)，Compos. Sci. Technol. 67, 3271(2007)
基于纳米纤维的固相萃取 半自动方式 固相提取小柱 手动方式 Anal. Chim. Acta. 587, 75 (2007)
空气中有害物采集与浓缩 空气采样器 光学、电化学或色谱检测 装有污染气体的样罐
生物人功肝 世界卫生组织调查数据显示全球乙型肝炎患者约有1-1.3亿，每年约有50万人死于肝衰竭相关的疾病，如何有效地治疗肝衰竭疾病已成为医学界的主要难题之一。生物人工肝作为目前最有效的肝衰竭生命维持系统具有巨大的临床应用前景，但效率低下的缺点一直阻碍着其发展。本研究组与南京大学鼓楼医院合作成功研制了一种基于壳聚糖纳米纤维支架生物人工肝反应器，可通过纳米纤维的空间结构及表面基团诱导肝脏细胞聚集体生成，以增强肝脏细胞活性提高肝功能化效率。研究已进入临床前期试验阶段。 全球乙型肝炎患者分布图
微电子植入器件与生物相容性研究 • 神经功能的损伤和病变是人类遭受的重大伤病之一，其中，脊髓损伤更是最具破坏性的人类外伤和疾患。我国每年由于生产和交通事故造成的脊髓损伤病人多达12~14万人。因此，探索神经损伤后功能重建的研究具有重大的理论意义和重要的应用价值。神经损伤后的功能重建一直是社会和医学研究中的一个世界级难题。本实验室与本校教育部射频与光电集成电路工程中心和南通大学江苏省神经再生重点实验室和德国费朗霍夫研究所合作，研究了微电子植入器件相关电路、体内植入器件的无线供能研究、植入式系统芯片材料表面修饰改性和神经相容性研究、植入式微电子器件封装材料的研制和生物相容性、神经信号处理和分析等。
三、动物实验 • 将该神经束完全剪断，利用两只卡肤电极，分别卡紧神经束的两个断头，并将它们分别与检测加激励的电路的输入输出端相连接，从而构成一个信道桥接系统。 • 实现了对大鼠和兔子坐骨神经束和脊髓神经束自发探测、功能电激励和中断神经束的信道桥接和信号再生 在大鼠剪断的脊髓神经上进行信道桥接实验的照片
生物信息获取和传感 多元生物信息获取新技术 • 确立了具有自主知识产权的管盖芯片技术，避免了生物芯片检测中的污染问题。相关技术正在转让中 • 提出了并确立了具有自主知识产权的基于自组装光子晶体的液相芯片编码技术。 • 实现了液相芯片的非标记检测，并将载体解码和杂交反应检测简化为一步检测 • 确立了基于纳米磁分离与双色荧光通用标签技术的多样本多位点高通量SNP分型新方法 单分子、单细胞检测 新型生物传感技术
多元生物信息获取新技术 • 生物芯片所涉及的领域与学科广，研究难度大，但是鉴于其广泛的应用前景，仍然是目前最为热门的发展方向之一。各国科研机构与各大商业公司都希望在新型的生物芯片技术方面占据竞争优势，并获得丰厚的市场份额，例如美国的Affymatrix公司较早的完成了阵列型生物芯片的产业化工作，其产品在基因表达谱分析等领域占有统治地位；美国的Luminex公司也完成了其XMap液相芯片技术的商业推广工作，其液相芯片在蛋白质多元检测分析方面占有极大的优势。 • 在这种情况下，本实验室根据多年以来在生物电子学和生物传感器方面的研究基础与研究经验，选择疾病检测与单核苷酸多态性分析两个最具应用背景的研究方向，分别从材料与方法的角度，建立相应的多元生物信息获取新技术，并力争实现这些新技术的产业化应用。
基于管盖基因芯片的多基因快速检测技术 没有交叉污染！！ Solution prepare PCR Hybridization Detection
阳性定位点 流感B 肠病毒 SARS 流感A 阳性内标点 SARS管盖芯片中检所检测结果 阴性内标点
技术成熟度：中国药品生物制品检测所药品注册检验报告技术成熟度：中国药品生物制品检测所药品注册检验报告 Q.J. Liu Clinical Chemistry 53”:2,188-194 2007
Suspended array Supports for Biomolecular Screening Planar Array
Optical Encoded Supports Fluorescent dyes or QC Adv Mater 13, 975 (2001) xMAP Luminex Corporation
Multiplex Immunoassay Bead Code Fluorescence Bead Code Fluorescence Bead Code Fluorescence human IgG goat anti-human IgG-FITC 250 nm rabbit IgG goat anti-rabbit IgG-FITC 220 nm mouse IgG 200 nm Angew. Chem. Int. Ed., Small, Anal. Chem.
生物信息系统和应用 • 基于序列特征的基因组分析 • 基因表达数据分析及应用 • 个体化人类基因组分析及低成本DNA测序技术
研究基因组序列信息组织或结构上的规律，发现新的基因组序列特征，用以辨别来自不同物种的基因组序列，分析基因组之间的进化关系。研究基因组序列信息组织或结构上的规律，发现新的基因组序列特征，用以辨别来自不同物种的基因组序列，分析基因组之间的进化关系。 Fig. 2 BBC curves of Agrobacterium tumefaciens strain C58 genome. Fig.1 Classification of the upstream (red), coding (green), and downstream (blue) regions. 基因组序列碱基关联性特征分析 Liu ZH, Sun X. Lecture Notes in Bioinformatics2007, Vol. 4689: 153-161. Liu ZH, Sun X, et al. Bioinformatics and Biomedical Engineering, 2007:370-373.
高通量DNA测序技术 国际上基因组测序技术迅速发展，已经获得许多物种的全基因组序列，同时也获得多个人类个体基因组，利用生物芯片技术所得到的反映基因表达、基因功能、基因与疾病关系的数据大量涌现出来，而其他生物信息检测技术的发展也加快了各种关于生物分子序列、结构及功能信息的产生速度。针对这些序列、结构和功能数据，我们发展新的分析方法，研究新的分析工具，目的是通过生物分子序列分析发现基因组信息组织的规律，利用序列特征研究物种之间的进化关系，识别功能序列，通过基因组多态性、基因表达谱分析，研究疾病形成和发展的分子机制，实现重大疾病的准确诊断。 • Roche 454 System • Illumina Solexa System • Applied Biosystems SOLiD™ System SOLiD™ System 454 System Solexa System
产学研基地 • 苏州市生物医用材料与技术重点实验室 • 苏州市环境与生物安全重点实验室 • 无锡市基因芯片与测序技术实验室
队伍建设与人才培养 2007年实验室引进具有博士学位人员4人。有固定人员44人，其中科研人员39人。实验室有4人成为国家十一五863项目主持人。有1人为973首席科学家。该研究团队获国家自然科学基金委创新群体基金延续资助。 院士 1人 长江学者 3人 杰出人才基金 3人 新世纪优秀人才 4人 跨世纪优秀人才 2人
