“基于結構調(diào)控和光電性能的紙芯片微流控基礎研究與傳感機制”項目獲2016年度山東省自然科學獎一等獎。

疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染直接影響人民的身體健康，三大問題解決的根本在于基層源頭的控制。因此，快速準確的現(xiàn)場即時檢測方法已成為國家和社會發(fā)展的重大需求。

紙基微流控是分析檢測領域出現(xiàn)的一種新方法，因其可低成本廣泛應用的突出特點，成為最具潛力的普及化的即時分析方法之一。但要在一張紙上完成快速檢測，還有許多問題需要解決，如紙的組成、結構調(diào)控機理不清楚，只能定性不能定量；缺乏紙微流控理論，高靈敏方法無法引入；受物理處理技術單一和局限性，不能完成多功能紙芯片全分析系統(tǒng)的建立。

濟南大學于京華教授科研團隊圍繞上述亟待發(fā)展與解決的問題，成功解決紙上復雜體系化學反應，在國際上率先實現(xiàn)在紙上由定性到定量分析的突破；解決紙上信號的轉(zhuǎn)換問題，提出紙上高靈敏檢測方法的新思想；解決紙上的化學處理方法，發(fā)現(xiàn)紙纖維的結構形貌調(diào)控規(guī)律及納米材料生長方法，建立多功能的紙芯片檢測系統(tǒng)，取得了多項原創(chuàng)性和開拓性研究成果。

主要提出四大創(chuàng)新點：

——提出三維高性能紙纖維金屬電極的設計與制作方法，突破紙芯片上高靈敏分析手段介入的關鍵難點，引領紙微流控芯片高靈敏檢測的發(fā)展；提出超級紙電容化學信號可控放大的新原理，開拓了生物傳感器超靈敏放大的新途徑。

——利用時間與空間差異控制紙上復雜的化學反應，提出了紙芯片多組分化學反應的調(diào)控技術，完成紙上由定性到定量分析的突破。在國際上率先實現(xiàn)微流控紙芯片上的定量檢測，闡明紙微孔的自驅(qū)動液體通道形成機制與可調(diào)控性。

——在紙上利用化學生長法，依據(jù)紙纖維內(nèi)部縱橫交錯的三維網(wǎng)狀結構及紙的多孔性相連制備大比表面積的紙基多孔納米層，提出紙纖維載體的結構形貌調(diào)控規(guī)律與機制。攻克紙芯片一直以來采用物理改性，無法制作多功能區(qū)的關鍵技術難題，為多功能紙芯片的研發(fā)展示了很好的應用前景。

——有效利用空間效應，提出多功能三維紙芯片的集成方法，設計制備集前處理、分離、富集、洗滌、檢測多功能于一體的多功能、高通量、可尋址陣列3D紙芯片，建立高效檢測方法，易于實現(xiàn)微型化和自動化。發(fā)展了紙芯片的微流控基礎理論并推動了現(xiàn)場即時檢測技術的進步。

該科研團隊自2011年以來，在《自然—生物化學》《先進功能材料》《生物材料》等期刊上發(fā)表SCI收錄論文200余篇(其中紙基材料的論文160余篇)，12篇論文在ESI全球排名Top 0.1%，1篇論文在ESI全球排名Top 0.01%，影響因子5以上的論文100余篇，獲SCI他引4000余次，H因子36。有14篇紙芯片的工作受邀作為影響因子5以上期刊的封面文章發(fā)表。研究成果多次以研究熱點和新聞形式分別被《芯片實驗室》、WILEY-VCH出版集團旗下《化學觀點》和美國化學會《化工快訊》等專題報道；省級鑒定研究成果達到國際領先水平。于京華教授入選2014年度英國皇家化學會期刊“高被引中國學者”榜單。

目前，該科研團隊圍繞紙芯片研究取得了一系列重要科研成果，推動了紙基微流控基礎理論的發(fā)展，同時推動了分析化學學科的發(fā)展，期待為我國疾病診斷、食品安全和環(huán)境污染即時檢測作出重要貢獻。