2019年度國家自然科學(xué)獎(jiǎng)提名公示材料項(xiàng)目名稱自組裝光子晶體液相芯片及其生物醫(yī)學(xué)分析應(yīng)用研究教育部(不超過600該項(xiàng)目以光子晶體獨(dú)特的光學(xué)和結(jié)構(gòu)特性為基礎(chǔ)，深入研究了”光子晶體液相芯片”,發(fā)現(xiàn)了球形自組裝光子晶體的特征反射峰具有檢測角度無關(guān)性及分級耦合和協(xié)同放大效應(yīng)增強(qiáng)光子晶體環(huán)境響應(yīng)的特性，據(jù)此提出并實(shí)現(xiàn)了球形光子晶體編碼液相生物芯片自組裝、可控組裝和限域組裝等手段，開發(fā)了一系列形貌和構(gòu)建材料組合可控的新型光子晶體微載體。相關(guān)研究解決了液相芯片研究中流動(dòng)編碼載體的編碼方法、檢測技術(shù)和規(guī)模制造等瓶頸問題，在國內(nèi)外產(chǎn)生了廣泛的影響，開發(fā)的液相芯片及檢測方法被多家醫(yī)院及研究機(jī)構(gòu)用于腫Photonics等權(quán)威雜志正面他引1147次，其中SCI所產(chǎn)生的國際影響，項(xiàng)目組受到國際權(quán)威雜志AccountsofChemical本項(xiàng)目獲授權(quán)發(fā)明專利21項(xiàng)，其中6項(xiàng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)讓片及檢測方法被多家醫(yī)院及研究機(jī)構(gòu)用于腫瘤等疾病的分子診斷。研究成果獲2010年度教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)和日內(nèi)獎(jiǎng)。對照國家自然科學(xué)獎(jiǎng)授獎(jiǎng)條件，我部決定提名該項(xiàng)目為2019年度國項(xiàng)目簡介基于編碼微載體的液相芯片能高效、并行檢測作用，且使用靈活、重復(fù)性好，在重大傳染病的血管疾病早期診斷等許多方面有著十分廣泛的應(yīng)動(dòng)編碼載體的編碼方法、檢測技術(shù)和批量制備等用的瓶頸。該研究在國家自然科學(xué)基金等資助下，圍繞上述難題，利用光子晶體獨(dú)特的光學(xué)和結(jié)構(gòu)特性，提出并系統(tǒng)研液相芯片”,主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)如下：1、在光子晶體微載體編碼設(shè)計(jì)方面，發(fā)現(xiàn)了球形自組裝光子晶體特征反射峰不隨檢測角度變化的特性，揭示了這一光學(xué)效應(yīng)的形據(jù)此提出并實(shí)現(xiàn)了球形光子晶體編碼液相生物芯片的晶體微載體解碼時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)碼的關(guān)鍵問題。該編碼方式已成為國際上液相生物芯片的一種代表性的編碼。相關(guān)成果獲日內(nèi)瓦國際發(fā)明博覽會特別2、在基于微載體的非標(biāo)記檢測方面，發(fā)現(xiàn)了分增強(qiáng)環(huán)境響應(yīng)型光子晶體的光學(xué)特性變化。據(jù)此發(fā)展了生物分子調(diào)控的光子晶體材料并用于構(gòu)建液相生物芯片編碼載體，實(shí)現(xiàn)了將光子晶體的光學(xué)特性同時(shí)用于編碼和傳感。這一方案使液相3.在微載體制備方面，發(fā)展了基于三維協(xié)裝方法，發(fā)現(xiàn)通過界面能和流體動(dòng)力學(xué)控制，可實(shí)現(xiàn)液滴形貌和組合的控制。該發(fā)現(xiàn)被用于構(gòu)建具有磁分離功能和多信號聯(lián)合編該項(xiàng)研究在確立微載體批量穩(wěn)定制備方法的量編碼和分離檢測中的難題。所研發(fā)的液滴控制技4、在微載體有序結(jié)構(gòu)控制方面，發(fā)現(xiàn)了不同種類單分形成有序結(jié)構(gòu)的規(guī)律，突破了自組裝制備有序粒子的傳統(tǒng)觀念。在限域共組裝時(shí)通過不同種類粒子粒徑和比例關(guān)系的調(diào)控實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)參數(shù)可控的蛋白石和反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體微載體的制備。提高了微載體的光學(xué)編碼質(zhì)量、拓展了可用于微載體構(gòu)建的材料種該項(xiàng)目共發(fā)表SCI論文117篇，在國際29次。論文中影響因子大于10的有25篇，影響因子大于5的占61篇。8篇代表作被正面他引1147次，其中SCI他引874次，他引論文源自Science、NatureMaterials、NaturePhotonics多次被NatureChina、NPGAsiaMaterials報(bào)道。因該研究所產(chǎn)生的國際影響，項(xiàng)目組被國際權(quán)威雜志AccountChemicalResearch、ChemicalSocietyReviews等邀請綜述論文。同時(shí)，該項(xiàng)目獲授權(quán)發(fā)明專利21項(xiàng)，其中6項(xiàng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)讓。該研究開發(fā)的液相芯片及檢測方法被三甲醫(yī)院及研究機(jī)構(gòu)用于腫瘤等疾病的分子診斷。研究成果獲2010年度教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。做出突出貢獻(xiàn)，8篇代表作被包括多國院士及權(quán)威學(xué)者在雜志正面他引1147次(SCI他引874次)(附件3)。1、光子晶體微載體編碼設(shè)計(jì)(旁證材料：代表性引文1、2、3,研究亮點(diǎn)報(bào)道1次，2010年教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，2014年日內(nèi)瓦國際發(fā)明金獎(jiǎng)，6項(xiàng)相關(guān)專利轉(zhuǎn)讓752.2萬元【附件2.1、2.2、2.3、6.1、6.2、“自組裝光子晶體編碼載體”系列工作的3篇代表性論文被國際重要SCI期刊正面他引504次。美國Whitesides教授、液相生物芯片領(lǐng)域權(quán)威專家MIT教授PatrickDoy將該項(xiàng)目開發(fā)的光子晶體編碼微球液相芯片作為多元方法(附件6.1)。全球生物芯片市場領(lǐng)導(dǎo)者IIlumina公司首席科學(xué)家DavidR.Walt教授在將該項(xiàng)目提出的光子晶體編碼方法和Illumina公司的編碼方法并列為重要的編碼方法(代表性引文1)。美國國立衛(wèi)生研究院分子影像與納米醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任、醫(yī)學(xué)與生物工程院院士、Theranostics雜志創(chuàng)刊主編XiaoyuanChen教授在ChemicalSReviews(代表性引文2)論文中評述“顧忠澤在光子晶體微球懸浮陣列方面做了非常全面的工作”,同時(shí)特別指出“(傳統(tǒng)的平面光子晶體編碼微載體)解碼過程要求各向異性二維微載體正確分現(xiàn)的。然而這個(gè)問題可以通過使用各向同性的3D光子晶體微球來解決?！?該項(xiàng)目的工作”解決了二維微載體的適當(dāng)分散和正確定向難題”英國皇家工程院院士、皇家化學(xué)會會士、劍橋大ChristopherR.Lowe教授在其發(fā)表的ChemicalReviews(代表性引文3)論文中評述認(rèn)為”光學(xué)傳感技術(shù)在生物技術(shù)領(lǐng)域有著舉足輕重的地特別是具有傳感功能的光子晶體材料，有望在醫(yī)學(xué)診斷中發(fā)揮重要角色”。該項(xiàng)目成果還受到跨領(lǐng)域?qū)＜业恼J(rèn)可，腫瘤學(xué)和血液學(xué)權(quán)威綜述刊物CriticalReviewsinOncology/Hematology中將該技術(shù)列為最主流該研究獲2010年教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)(附件6.3),2014年日內(nèi)瓦國際發(fā)明展特別金獎(jiǎng)(附件6.4)。6項(xiàng)專利轉(zhuǎn)讓752.2萬元(附件6.5)該液相芯片技術(shù)成為東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院等三甲醫(yī)院臨床腫瘤標(biāo)志物檢測、腫瘤耐藥基因篩選以及心血管疾病標(biāo)志物檢6【附件2.4、2.5、2.6】)NaomiJ.Halas教授、GE全球研究首席科學(xué)家RadislavPoty國維爾茨堡大學(xué)醫(yī)學(xué)功能材料系主任JuergenGroll教授、英國皇家學(xué)會會士HywelMorgan教授等正面引用340次，并作記檢測的典型案例給予重點(diǎn)評述。美國工程院院士斗AnthonyP.F.Turner教授在AdvancedFunctionalMaterials論文中評述該工作：“令人印象非常深刻，通過對光子晶體印跡材料深入的研究，彰顯出其在生物分析領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值”(代表性引文4)。加州大學(xué)YadongYin教授在AngewandteChemieInternationalEdition論文中論文中肯定了該研究的價(jià)值，認(rèn)為“基于光子晶為腫瘤等重大疾病的早期醫(yī)學(xué)診斷提供新的契機(jī)”(代表性引文5)。美國藝術(shù)與科學(xué)院院士、哈佛大學(xué)JoannaAizenberg教授在權(quán)威綜述雜志ChemicalSocietyReviews論文中認(rèn)為該項(xiàng)目提出的針質(zhì)的傳感機(jī)制”可以通過化學(xué)功能化來定制”,并”可以通過視覺清晰的3、微載體的制備(旁證材料：代表性引文7【附件2.7、6.9】)制的研究之一，獲得國際同行高度評價(jià)，被包括美國三院院士HowarStone教授、麥克阿瑟天才獎(jiǎng)獲得者JosephL.DeRisi教Materials等論文中正面引用161次，其中韓國KAIST教授SeungManYang在其發(fā)表的19篇研究論文中均引用了該工作。英國皇家特別點(diǎn)評該工作，認(rèn)為”液滴模板為微尺度材料制提供了嶄新的平臺，尤其是通過三維協(xié)流式微流控模板及微載體材料的研究，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有極其重要的意義”。該項(xiàng)目組發(fā)展的三維協(xié)流式液滴發(fā)生技術(shù)在慣性約束核聚變靶丸制備研究中得到了應(yīng)用。通過與中國工程物理研究院的合作研究，該方法已成為一4、光子晶體微載體的有序結(jié)構(gòu)控制(旁證材料：代表性引文8,研究亮點(diǎn)報(bào)道2次【附件2.8、6.10、6.11】)該項(xiàng)目的”光子晶體微載體的有序結(jié)構(gòu)控制”研究工作發(fā)表后受到國際同行的高度評價(jià)，ScienceNewsNPGAsiaMaterials和NatureChina等多家科學(xué)評論平臺都將該研究選為亮點(diǎn)進(jìn)行報(bào)道(附件6.10,附件6.11)。哈佛大學(xué)JoannaAizenberg教授、英國皇家學(xué)會會士StevenP.Armes教授、加拿大皇家學(xué)會會士D.JedHarrison教授等人多次研究發(fā)展的共組裝方法進(jìn)行光子晶體的制備。中國員在其發(fā)表的論文中40余次給予正面引用。英國皇家學(xué)會會士、劍橋大學(xué)教授WilhelmT.S.Huck在其論文中(代表性引文8)評價(jià)該工作：感、藥物載體等領(lǐng)域開辟了嶄新的天地”序號時(shí)間國內(nèi)他引次數(shù)他引數(shù)單位12006年45卷頁日澤偉偉陳海華是澤澤ChenZhao2Potential2008年80卷頁日日顧澤錦錦偉孫誠李娟朱蓉顧澤是3ZhuCun,Gu2012年41卷頁月月日顧澤遠(yuǎn)卓遠(yuǎn)遠(yuǎn)卓洪忠是42009年48卷頁日日月21顧澤趙偉錦是Yuanjin,Zhao娟娟,忠玉顧澤52010年20卷頁日日月24顧澤趙錦遠(yuǎn)祥偉唐寶,遠(yuǎn)祥偉唐寶,趙趙錦成徐玉李娟扈靜顧澤趙趙錦是6Printing/ACS卷00頁月月日年11忠·卓,春顧澤謝穎袁偉卓。柏凌謝穎汪偉偉趙遠(yuǎn)·卓。柏凌謝穎汪偉偉趙錦牟德是澤7QuantumDotYuanjin,ShumWeitzDavidA卷頁年6日忠忠;岑璋z錦生生顧澤錦忠是8ZhaoXiangwei,HuJing,XuLiguo,ZhuCun,2009年21卷頁日顧澤錦扈靜胥忠扈靜胥忠華顧澤偉明舉是1.顧忠澤，排名1,院長，教授，工作單位：東南大學(xué)，東南大學(xué)，是該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，對本項(xiàng)目所列的四個(gè)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出了2.趙遠(yuǎn)錦，排名2,研究員，工作單位：東大學(xué)，是該項(xiàng)目主要完成人，主要負(fù)責(zé)光子晶在生物分子多元井行檢測中的應(yīng)用研究。對本項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是代表性論文2,3,4,5,7,8的第一作者。3.趙祥偉，排名3,副院長，教授，工作單位：東南大學(xué)，完成單東南大學(xué)，是該項(xiàng)目主要完成人，主要負(fù)責(zé)光子晶體作為生物分子編碼載體在生物分子多元并行檢測中的應(yīng)用研究，個(gè)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是代表性論文1的第一作者，代表4.謝卓穎，排名4,研究員，工作單位：東南大大學(xué)，是該項(xiàng)目主要完成人，主要負(fù)責(zé)光子晶體編碼載體研究，解決了光子晶體傳感材料用于揮發(fā)性氣態(tài)物質(zhì)非標(biāo)記檢測時(shí)靈敏度低的難對第1,2項(xiàng)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是代表性論文3的共同第一作者，代表性論文6的共同通訊作者。完成人合作關(guān)系說明項(xiàng)目第一完成人顧忠澤教授是整個(gè)項(xiàng)目研究思路的提出者和制定者；是代表性論文1-8的通訊作者；項(xiàng)目成果士研究生在攻讀博士學(xué)位期間作為主要參與人員參加了該項(xiàng)目的研并對整個(gè)項(xiàng)目做出了重要貢獻(xiàn)。他們在博士畢業(yè)后繼續(xù)在顧忠澤教授的團(tuán)隊(duì)中工作，對”自組裝光子晶體液相芯片及其生物醫(yī)學(xué)分析應(yīng)用研究”晶體液相芯片技術(shù)發(fā)展的同時(shí)拓展了