邹桂征

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教授 硕士生导师

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本课题组的ECL基础研究历史及最新进展(持续更新中)

发布时间:2019-03-13   点击次数:

本课题组将助力我国企业抢占被跨国公司垄断的化学发光(含电化学发光ECL)体外诊断市场作为长远目标,聚焦化学发光分析的新物质、新装置和新方法开发,已在相关领域坚持开展产学研用工作20余年。

课题组负责人邹桂征教授自1999年攻读硕士学位开始,持续实施纳米材料化学发光的基础研究与产学研用开发,已相继完成三个八年的基础研究与仪器研制积累,正在进入产业化探索阶段。

第一阶段:1999年-2007年,第一个8年的探索与实践。实施电位分辨型ECL分析方法和纳米材料ECL体系开发研究,完成定性分析型ECL光谱采集装置构建。

攻读硕士学位期间(1999-2002),在崔华教授和林祥钦教授的联合指导下组装了多套PMT型ECL检测装置,基于上海辰华公司CHI832电化学分析仪的四电极体系设计并实现了电化学信号和ECL光电流信号的同步采集(2001),同时开展了鲁米诺体系的多通道ECL机理研究,首次涉足ECL光谱采集工作;期间,经安徽光机所专家引荐于2001年与安徽师范大学物理系崔执凤教授合作、探索使用CCD光栅光谱仪采集ECL光谱的可行性,因ECL信号采集效率差未果。

攻读博士学位期间(2002-2005),在鞠熀先教授指导下从事新型ECL体系研发工作,在国际上首次开展量子点的水相ECL性质研究,构建了第一支量子点ECL生物传感器,提出了量子点水相ECL的反应机制,推动了量子点ECL的生化分析应用研究;期间,将流动注射化学发光仪与电化学工作站联用、组装了光电信号同步的PMT型ECL检测装置;同时,于2003年开始与东南大学物理系合作、探索使用CCD光栅光谱仪采集ECL光谱的可行性。

2005年参加工作,将研发高效量子点类ECL物质和开展ECL光谱学研究作为主攻方向开展ECL分析的基础与应用研究;通过与山东大学化学院金文睿教授合作,采用设计高效光路、提高ECL收集效率的方式于2007年9月组装了一套由普通CCD光栅光谱仪和CHI832电化学工作站组成的双电脑控制型简易ECL光谱采集系统,该系统能在极限运行条件下定性采集ECL辐射的光谱信息;所采用的CCD光栅光谱仪为山东大学信息科学与工程学院国有资产,研发工作得到了信息科学与工程学院孙玉明老师、晶体材料研究所于晓强教授和物理学院陈明教授的特别支持。

第二阶段:2008年-2015年,第二个8年的持续探索与实践。掌握纳米材料类单色ECL物质的制备方法,研制定量分析型ECL光谱仪,开发光谱型ECL定量分析方法;在化学发光领域积极实施“分子发光至纳米发光”、“光强测量至光谱分析”的试剂、方法和仪器储备。

2009年,招收第一名硕士研究生——梁国栋同学(聊城大学),开始独立开展科研工作:将近红外ECL分析和新型CdTe/CdS量子点的研发作为研究课题,采用双稳定剂包被打破CdS外壳的设计,通过提高CdTe/CdS量子点电荷注入效率、同时保持量子点表面钝化状态的方式,成功制备辐射范围可扩展至近红外区的、单色和高强度ECL新物质,发展了基于该物质的ECL标记和近红外ECL免疫分析技术,相关技术的分析性能可与罗氏临床诊断技术相媲美;梁国栋同学发表4篇SCI论文,采用多种方式定性采集了CdTe/CdS量子点的ECL光谱,授权2件中国发明专利授,在Anal. Chem.和欧洲化学和Chem. Comm.等刊物发表4篇SCI论文,获山东大学优秀硕士学位论文奖励。

2011年,招收第二名硕士研究生——刘淑风同学(滨州学院),将绿光ECL分析和新型CdSe/CdS量子点的研发作为研究课题,采用双稳定包技术制备了在绿光区具有单色ECL辐射的新型ECL物质,开展了该ECL物质的ECL光谱和光强型ECL生化分析传感研究;刘淑风同学系统研究了CdSe/CdS量子点尺寸与其ECL光谱之间的对照关系,在Anal. Chem.和BB等刊物发表2篇SCI论文,授权2件中国发明专利,获山东省优秀硕士学位论文奖励。

2013年,招收第三名硕士生——张新同学(聊城大学),以本课题组拥有专利的CdSe/CdS量子点为ECL发光物发展了一种超灵敏的ECL单分子免疫分析方法,验证了本课题组搭建的、适用于定量分析的ECL光谱仪样机的分析性能,同时,在国际上率先实现了光谱型ECL的定量分析传感研究;张新同学在Anal. Chem.发表2篇SCI论文,授权2件中国发明专利。

2014年,研发适用于定量分析的ECL光谱仪,推动ECL光谱学发展;原型机于2015年定型组装,2016年完成光谱型ECL定量分析传感研究的首次应用。

第三阶段:2016年-2023年,第三个8年的深入探索与实践。实现电/化学发光光谱仪的产业化推广,原型机助力20余课题组基础研究,推广机在三十余家科研院所和多家高新技术企业获得应用;开发出光谱分辨型ECL多组分分析技术与方法,初步奠定实施ECL类流式分析的研发基础;以光谱分辨和多指标检测的模式突破跨国公司在光强型化学发光(含ECL)体外诊断领域的技术壁垒,推动化学发光基础研究及其传感应用由传统“黑白型”总光强检测模式进入“彩色型”光谱分析模式;在商用IVD设备上完成量子点化学发光的免疫检测与单分子研究尝试,形成专利型核心技术。

第四名硕士生周洁同学(2014级,本科毕业于聊城大学)采用本课题组拥有专利的量子点作为标记物分别发展了光谱型的单色单组分和多色多组分ECL分析技术;在国际上上率先实现了光谱分辨的ECL多色多组分分析,成为本课题组开发化学发光型类流式科学装备的技术源头之一;周洁同学发表2篇SCI论文,获1件中国发明专利授权

第五名硕士生龙小言同学(毕业于贵州师范学院,少数民族干部培养计划学生,2015年入学),将无毒性元素量子点作为研究课题,开展了CuInS2量子点的ECL性质和生化传感研究,在Anal. Chem等刊物发表2篇SCI论文;授权1件中国发明专利。

第六名硕士生和玉鹏同学(2015级,本科毕业于山东大学)将表面态影响量子点ECL的机理和高灵敏双色ECL分析作为研究课题;以本课题组拥有专利的量子点为载体,采用电位分辨ECL辐射总强度和时间分布ECL光谱分析相结合的方式,系统研究了表面态对量子点ECL性能的影响;和玉鹏同学协助搭建了ECL光谱仪样机和PMT型双光路ECL检测装置,在Anal. Chem.、欧洲化学和J. Phys. Chem. Lett.等刊物发表3篇SCI论文,授权2件中国实用新型专利。

第七名硕士生谭肖同学(2015级,本科山东师范大学)系统研究了钙钛矿量子点的水相ECL性质,基于本课题拥有专利的量子点发展了光谱分辨的单色(绿光区)和双色(绿光和近红外区)ECL分析技术;谭肖同学发表3篇SCI论文(其中JACS一篇),获山东大学和山东省优秀硕士学位论文奖励。

2016年,本课题开始研发和组装PMT型多光路(多色)ECL检测装置,目前已经成功实现双色双光路ECL装置的研发,获中国国家专利授权;波段分辨型ECL硬件装置及相关分析技术于2020年度获得推广,五年普通实施许可授权费用为250万元。

第八名硕士生杨丽琼同学(2016级,本科毕业于燕山大学),开展新型单色ECL物质研发工作,在Angew发表研究论文一篇;获山东大学和山东省优秀硕士学位论文奖励授权1件中国发明专利

本课题组交流生黄燕同学(聊城大学2015级硕士生)在国际上率先开展了钙钛矿量子点的ECL性质研究,推动了面向发光应用的钙钛矿材料研究,发表SCI论文2篇。

第九名硕士生付克娜同学(2017级,本科毕业于曲阜师范大学),开展水相稳定钙钛矿量子点研发工作,完成SCI论文2篇。

第十名硕士生高旭雯同学(2018级,本科毕业于运城学院),开展量子点ECL机理的深入研究工作,成功将光谱型单色ECL分析拓展至近红外区815纳米,硕士阶段发表SCI论文1篇

2018年,本课题与福芯科技(香港)有限公司合作,技术授权方式推动适用于定量分析的ECL光谱仪产业化;截至到2022年,原型机助力国内二十余课题组在ECL基础研究领域发表高水平研究论文60篇。福芯科技已为中国科学院、清华大学、南京大学、中国科学技术大学与天津大学等单位同行组装ECL光谱仪二十余套。中国科学院院士汪尔康先生评价原型机及推广机型“在相关仪器技术研发领域具有独创性”。

交流生张芳同学(山东大学2016级硕士生)开展ZnAgInS量子点的ECL性质和生化分析研究,将ECL物质研发和性能调控拓展至多元量子点,在Anal. Chem. 和Biosen. Bioelectron.发表SCI论文2篇;

交流生傅莉同学(山东大学2017级硕士生)与李志鹏同学(大连理工大学博士生)系统开展了CIS量子点的低电位ECL研究,李志鹏同学在J. Phys. Chem. Lett.和Anal. Chem.等刊物发表论文3篇,授权1件中国发明专利。

交流生刘建波同学(齐鲁工业大学2018级硕士生)开展双金属纳米团簇的ECL机理研究,在Chem. Commun. 发表论文一篇。

2019年,招收首位博士生傅莉同学(硕博连读),在Anal. Chem.等刊物发表论文9篇,授权发明专利7件,发展了低电位、免共反应剂和近红外二区的ECL分析方法,探索了量子点化学发光的普遍机制,构建了量子点化学发光试剂盒,提高了量子点化学发光分析和ECL分析的实用性。

第十一名硕士生董双田同学(2019级,本科毕业于山东师范大学)开展面向临床应用的化学发光与电化学发光体系研究,开发了低电位的ECL体系,实现了闪光型和辉光型化学发光调控,完成CIS类量子点的IVD生化分析测试尝试。发表Anal. Chem.论文2篇,授权中国发明专利6件,美国专利1件。

2020年,本课题组启动了ECL光谱仪原型机核心部件的国产化工作,基于国产CMOS、固定光栅单色仪和电化学工作站实现了ECL光谱的准确采集。专利许可方式赋能福芯科技实施电化学发光光谱仪器技术的产学研用。

第十二名硕士生徐渝琪同学(2020级,本科毕业于山东大学)开展面向临床应用的化学发光新体系与相关仪器技术研发工作,在Anal. Chem.刊物发表论文1篇,申报发明专利1件。

第二名博士生高旭雯同学(2020级,硕博连读)开展面向ECL新体系与相关仪器技术研发工作,在德国应化、Anal. Chem.等刊物发表论文10余篇,申报中国专利10余件、美国专利1件,已授权实用新型专利1件、中国发明专利7件,转让专利1件。

第三名博士生贾静娜同学(2020级,硕士毕业于山东大学)开展力致发光新体系与相关仪器技术研发工作,已在AFM、J. Phys. Chem. C 等刊物发表论文3篇,授权中国发明专利2件、实用新型专利1件。

第四名博士生王东洋同学(2019级,硕士毕业于石河子大学)于2021年4月转入我组,在ACS Nano、Anal. Chem.等刊物发表论文3篇,开展电化学发光传感与相关仪器技术研发工作,授权实用新型专利1件,已按时毕业。

第十二名硕士生任校萱同学(2021级,本科毕业于青岛科技大学,已硕博连读,成为本课题组第三名硕博连读生)正在开展纳米材料的体外诊断应用研究,初步证实了本课题组拥有知识产权的量子点试剂的产业化价值;在商业化IVD设备上实现量子点化学发光的单分子免疫检测,获授权中国发明专利3件,美国专利1件;正在探索量子点化学发光的有效期、标记稳定性等产业化核心技术。

第五名博士生刘靓蕾同学(2020级,硕士毕业于内蒙古大学)于2021年11月转入我组,开展手性分离相关工作,发表论文3篇,已按时毕业。

2022年,主导成立山东大学-山东国晨生物科技有限公司化学发光技术联合研发中心,技术入股山东国晨生物科技有限公司,完成了ECL光谱仪商用机的首台套开发。

第十三名硕士生李梦韦同学(2022级,本科毕业于中国石油大学)正在开展量子点的免共反应剂ECL研发工作,在Chem. Comm.刊物发表论文1篇。

第十四名硕士生艾遥伽同学(2022级,本科毕业于山东师范大学)正在开展量子点的免共反应剂ECL研发工作,在Anal. Chem发表论文1篇。

2023年,山东国晨生物科技有限公司实现ECL光谱仪商用机型的产业化推广,成长为国家级高新技术企业。采用量子点替代化学发光试剂盒中发光分子的方式,在化学发光IVD设备上实现量子点化学发光的免疫检测和单分子检测,完成首批国际专利布局。

第十五名硕士生马璐瑶同学(2023级,本科毕业于云南师范大学)正在开展量子点ECL研发工作。

第十六名硕士生王玉娇同学(2023级,本科毕业于聊城大学)正在开展量子点ECL研发工作,申报发明专利1件。

第四阶段:2024年-至今。拟解决制约量子点化学发光产业化的储存稳定性和标记稳定性等关键技术难题,形成商品化量子点化学发光试剂,同时,开发分子型单色化学发光新物质,多方面、多层次实施技术储备,实质性助力并参与化学发光产业的迭代升级。

2024年,主导山东国晨生物科技有限公司实现电/化学发光光谱仪国产化,实施全自动化学发光免疫分析仪科研机、高灵敏电/化学发光光谱仪和近红外电/化学发光光谱仪等产品开发,技术储备实施化学发光IVD的迭代升级。