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(cè)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(huì)的痛點(diǎn)。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(dòng)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(shí)驗(yàn)室法無法滿足更精確的臨床檢測(cè)需求，以此為前提，生物傳感技術(shù)作為精密檢測(cè)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(diǎn)，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(shí)時(shí)通訊、檢測(cè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、云端計(jì)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(duì)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(cè)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(xiàng)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(jì)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(cè)及心腦血管疾病早診中的應(yīng)用

開始日期: 2026-01-17

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

適合人群

適合年級(jí) (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(cè)、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?yàn)槲⒘骺叵到y(tǒng)單分子檢測(cè)；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(shí)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(jiǎng)學(xué)金。 Joshua教授是英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)成員、歐洲研究理事會(huì)（ERC）鞏固者獎(jiǎng)獲得者（獎(jiǎng)勵(lì)杰出獨(dú)立科研人員）、歐洲研究理事會(huì)（ERC）啟動(dòng)基金獲得者（獎(jiǎng)勵(lì)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(cè)；

單細(xì)胞篩選；

納米孔技術(shù)DNA測(cè)序；

電變等離子體電子學(xué)；

微流控芯片（動(dòng)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(shí)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(dòng) 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(gè)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(xiàng)目介紹

本項(xiàng)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(cè)中的應(yīng)用。隨后，課程將重點(diǎn)介紹酶聯(lián)免疫吸附測(cè)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(cè)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(xiàng)目結(jié)束時(shí)提交項(xiàng)目報(bào)告，學(xué)生將進(jìn)行成果展示。

項(xiàng)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(cè)技術(shù)（Llabel Free Detection）：作為基因組測(cè)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(cè)法（ELISA）原理及其在病毒檢測(cè)、DNA測(cè)序方面的應(yīng)用

微流控傳感器分析 Analysis of microfluidic sensors

項(xiàng)目回顧與成果展示Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

項(xiàng)目收獲

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

項(xiàng)目報(bào)告；

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

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

結(jié)業(yè)證書；

成績(jī)單；

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