地区：上海市 宝山区
关键词：清华大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000003218
成果描述：
| ①课题来源与背景：中国环境污染事件不断发生，影响生态环境和人民健康。针对水环境复合污染的特点，迫切需要能对有毒有机物、重金属和生物毒素类污染物进行准确快速的检测。在863计划的支持下，该研究团队对环境监测生物传感器技术开展了深入研究，取得了一系列的成果，实现了仪器化并将推广应用。②技术原理及性能指标：该技术基于平面波导与倏逝波原理，采用对环境污染物敏感的生物功能材料修饰的新型光学传感元件和优化的检测反应条件，对水中微量有毒污染物进行测试。主要性能指标如下：（1）通过整合生物传感器技术、光电技术、纳米技术和信息技术，自主创新研制了多指标、高灵敏度的微量有毒污染物快速检测仪。对2，4－D和硝基苯等污染物的检测可在15分钟内完成，检出限满足饮用水水质标准的检测要求。（2）研发了有毒有机物、重金属、生物毒素等特征污染物的抗体和核酸适体等生物材料，建成了国内第一个环境污染物生物功能材料储存库，为发展新型环境污染物检测技术提供了关键的功能材料。（3）研发了传感元件再生技术，使其稳定重复检测可达200次以上。形成了对工业污染物、农药类污染物、生物毒素和重金属的高特异性快速检测方法。（4）通过分型化设计仪器关键核心检测模块和仪器结构，研发了在线式、实验室台式、便携式微量有毒污染物快速监测仪和微型电极等系列化的水环境微量有毒污染物快速检测仪器，满足了饮用水源水、地表水和受污染水体水等多种水环境监测与科研工作的需求。③技术的创造性与先进性：该成果突破了环境监测生物传感器仪器化的技术瓶颈，形成了具有自主知识产权的，以水中微量有毒污染物监测生物传感器为核心的仪器系统。主要技术创新性如下：（1）采用自主研发的高性能藻毒素单克隆抗体修饰该仪器的传感元件，优化反应条件，研制了国际上第一台藻毒素在线自动监测仪。仪器对水中藻毒素的检出限达到饮用水标准。（2）提出了表征传感元件的倏逝波能量吸收、受激荧光的耦合和结构参数的荧光耦合模型；建立了静置管腐蚀法制作组合锥型光纤传感元件的方法；成功地研制了新型倏逝波全光纤生物传感器。（3）提出了多种污染物的高特异性单克隆抗体制备方法及抗基质效应方法，并形成了功能材料库。总体成果达到国际先进，在藻毒素在线监测仪、生物传感器集成与仪器化技术方面达到国际领先。④技术的成熟程度：适用范围和安全性微量有毒污染物快速高灵敏检测的生物传感器技术主要应用于水环境中有毒污染物的在线监测、事故应急监测、污染物筛查和预警监测等水环境监测领域。该成果已在环境监测领域应用，提升了中国对水环境有毒污染物的检测能力和水平。已经取得的经济效益约为3000万元以上。⑤应用情况及存在的问题：十多年来，项目组在技术攻关、示范验证的基础上，积极推进了该仪器技术在中国环境监测领域的应用，并着力推动产业化，以有效支撑中国水质安全监测、应急监测等对有毒微量污染物监测的迫切需要。 |
