实验室简介
生物纳米与分子工程湖南省重点实验室(湖南大学)成立于2007年,由湖南省生物纳米工程技术研究中心(湖南大学)改建。湖南省生物纳米工程技术研究中心以湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室作为技术依托,并联合省内相关优势学科进行建设。中心自2013年组建以来,引进培养了一批生物纳米技术研究与管理的高层次人才,形成了一个具有多学科交叉与融合,科研、开发与应用紧密结合的研究团队,建立了管理、保密、奖惩、安全等一整套中心运行机制和有效的激励机制;建成了在硬件与软件方面都代表国家学术水平、国际一流的研究中心;创办了开放实验室,为省内有志从事这一领域研究的学者提供了良好的科研环境和实验条件,成为了湖南省在生物纳米与分子工程技术研究方面起着重要指导性作用的基地。改建后的生物纳米与分子工程湖南省重点实验室将以“出成果、出人才、出效益”为目的,坚持“开放、流动、 联合、竞争”的运行机制,把实验室发展成为聚集和培养优秀科研人才,开展国际科技合作与交流,科技成果高效转化的科研基地。2007年和2011年,在湖南省科技厅组织的省级重点实验室评估中被评为一类(优秀)实验室。
实验室围绕揭示生命活动的基本规律、探索重大疾病发生发展的机制等重大科学问题,以生物信息获取新原理与新方法的基础研究为基点,将纳米生物技术和分子工程技术引入分析化学,取得了一批原创性研究成果,提高了生物信息获取的时间、空间分辨率和灵敏度,拓展了分析化学的研究应用领域,促进了分子生物学、肿瘤医学等相关学科的发展,为人类健康与疾病基础研究中的前沿问题以及疾病预警等国家重大需求问题的解决提供了新方法。至2013年,在国际国内影响重大的期刊上发表学术论文300余篇,参编专著4部,申请发明专利48项,获发明专利授权32件,并获得2011年国家自然科学二等奖、2009年湖南省自然科学一等奖。近年来,实验室还先后承担了国家级、省部级等30多个科研项目,包括国家“863”项目、“973” 项目、国家自然科学基金重大项目、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金国际合作重大项目、国家海外合作青年基金、国家基础研究重大项目前期研究专项、 纳米专项、教育部重大项目、湖南省杰出青年基金等,拥有一批有待工程化开发、具有自主知识产权和良好市场前景的重大科技成果。
实验室非常重视国内外开展学术交流,积极提升自身的影响力。自2002年起,连续4次(2002、2006、2008、2010、2012年)参与筹备并成功召开了“生物分析化学与纳米技术”系列国际学术交流会,在国内外产生了较大的影响。实验室积极参加国际国内会议,并且多次做大会邀请报告。2007-2013年期间,实验室成员在美国匹兹堡分析化学和光谱应用会议暨展览会(Pittcon2007)等重要的国际国内学术会议做邀请报告30余次。同时,实验室与国内外有关单位开展多层次、多方位的科研合作与学术交流,如:中南大学、省肿瘤医院、第四军医大、军事医学科学院、同济医院、武汉病毒所等单位。并与湖南省肿瘤医院合作成立了湖南大学肿瘤医学研究中心,围绕一些重大疾病的研究建立了良好的合作关系。本实验室还与美国等发达国家的多所著名大学建立了学术联系,每年与国内外的交流与合作日益增加,营造了良好的学术氛围,扩大了本实验室在国内外的影响。
目前,本实验建有细胞培养室、核酸合成室、无尘无菌工作室(洁净室)、动物房、有机合成室等生物医学和化学研究所需的特种实验用房;拥有一批先进的实验仪器设备,包括激光共聚集显微镜、全内反射荧光显微镜、DNA合成与纯化系统、扫描探针显微镜、活体荧光成像系统、BIAcore X生物相互作用分析系统、稳态/寿命荧光测试系统、纳米粒度/Zeta电位分析仪、视觉光学接触角测量仪、流式细胞仪、实时荧光PCR、高灵敏度影像增强型ICCD系统、致冷数码单CCD、荧光显微镜、紫外可见分光光度计、荧光光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪、超高速冷冻离心机、冻干机、电泳及成像系统、 超低温冰箱、手套箱、高效液相色谱仪、光刻机、磁控溅射镀膜机等现代生物及分析仪器在内的一批先进设备40余台套,其中20万元以上的大型精密仪器30余台,整体水平居国内前列。
研究方向:
生物信息获取是人类探索各类生命现象本质的重要环节,是21世纪生命科学后基因组时代的研究主题,也是生物、医学、药学等各个学科与技术发展的基础,更是世界各国可持续发展计划以及科学技术与综合国力竞争的制高点。发展准确高效的生物信息获取技术,是当前科学技术研究的核心内容之一。实验室以生物信息获取的基础研究为基点,针对生物信息获取中如何从更微观的层次(纳米尺度及分子水平)了解生命科学中的分子机制,以及如何用更接近真实的手段(活体、实时、原位)研究活性物质的生物行为,将纳米生物技术和分子工程技术引入分析化学,围绕纳米尺度和分子水平上的生物信息获取新原理与新方法等方面开展了长期系统深入的创新性研究工作,构建基于纳米技术和分子工程技术的高灵敏、高稳定、高特异性纳米探针和分子探针技术平台,为人类健康与疾病基础研究中的前沿问题以及疾病预警等国家重大需求问题的解决提供新方法,为开辟我国现代分析化学研究的新领域做出贡献。
1. 生物纳米技术
发展新型功能纳米材料,探索纳米材料制备、生物修饰与功能组装新方法;基于纳米材料特殊的光电磁效应,系统开展基于生物纳米材料的生物化学传感新原理与新方法研究,发展新型生物分离与富集技术,构建实时、在线、原位的高灵敏度、高选择性、高通量的生物传感技术与纳米器件;系统开展新型纳米颗粒材料的生物效应研究,利用纳米材料信号放大效应和较高的时空分辨力特性,突破原有细胞与活体表征技术在灵敏度和可靠性方面的局限性,发展细胞与活体水平的纳米表征与分子影像技术,为细胞与活体层面上生命活动的原位、无损、实时、动态、灵敏、特异性表征提供有力工具。
Acc. Chem. Res., 2013, 46 (7), 1367–1376
2. 分子工程技术
发展高特异结合的生物分子识别物,构建新型生物核酸分子探针,发展多种信号放大方法,实现离子、生物分子到肿瘤细胞等的高灵敏、高选择性检测以及生物分子相互作用信息的实时获取;筛选核酸适体探针,发展核酸适配体分析化学新方法,构建核酸适配体生物传感和亲和分离新技术,发展核酸适配体分析化学新方法以及相关重大疾病标志物的高灵敏、高通量检测新技术,发展靶向分子成像探针新方法,实现肿瘤等疾病标志物分子的活体成像与靶向定位,为肿瘤等疾病早期预警、诊断及靶向监测等提供创新技术平台。
PNAS, 2011, 108(10), 3900–3905