[訪問手機版]
掃一掃關(guān)注學(xué)校更多資訊
[訪問手機版]
掃一掃關(guān)注學(xué)校更多資訊
東南大學(xué)教授成果登上ScienceAdvances！
江蘇80后教授
成果被美國永久收藏
登上Science Advances
近日又把校訓(xùn)寫進DNA
隨我們一起走近
東南大學(xué)劉宏教授
隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，全球數(shù)據(jù)產(chǎn)生量正以指數(shù)形式激增，而以DNA分子為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)被認(rèn)為是解決未來“數(shù)據(jù)危機”的一個可行方案。
近日，東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院、生物電子學(xué)國家重點實驗室劉宏教授團隊報道了集成化DNA存儲系統(tǒng)方面的研究進展，通過電極表面合成DNA分子及原位測序?qū)崿F(xiàn)了單電極上數(shù)據(jù)寫入和讀取的一體化，為實現(xiàn)未來的高通量自動化DNA存儲系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。
相關(guān)成果以“Electrochemical DNA synthesis and sequencing on a single electrode with scalability for integrated data storage”為題在國際著名期刊Science Advances發(fā)表。
*本工作的第一作者為東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士生許成韜，通訊作者為東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院、生物電子學(xué)國家重點實驗室劉宏教授，趙超副教授及東南大學(xué)至善博士后馬標(biāo)、董興博士和高中莉同學(xué)參與了本研究。
DNA存儲系統(tǒng)大多基于“編碼-合成-儲存-測序-解碼”的操作流程，涉及到大型儀器和專業(yè)技術(shù)人員的參與。
為了DNA存儲系統(tǒng)的微型化、集成化和自動化，劉宏團隊發(fā)展了一種基于電化學(xué)的單電極DNA合成和測序方法，通過電化學(xué)脫保護技術(shù)改進了傳統(tǒng)亞磷酰胺化學(xué)合成方法，并基于電荷振蕩現(xiàn)象對電極表面的DNA分子進行測序，借助多次測量和統(tǒng)計學(xué)方法降低測量誤差，最終成功將校訓(xùn)（止于至善——“Rest in the highest excellence!”）以DNA分子形式存儲在電極表面并讀取出來。
此外，劉宏團隊還探索了現(xiàn)有體系向高通量自動化系統(tǒng)發(fā)展的潛力。研究人員利用微流控滑動芯片技術(shù)設(shè)計了單片四電極系統(tǒng)，通過滑動芯片向電極高效地輸送反應(yīng)試劑，成功實現(xiàn)了四電極上的數(shù)據(jù)存儲（“DNA stores Future World”），為之后高通量集成化自動化DNA存儲系統(tǒng)的開發(fā)打下基礎(chǔ)。
作為80后青年教授，劉宏始終秉持“做有用的科研”的理念，他將一篇篇科研論文轉(zhuǎn)化成一個個實際應(yīng)用的樣機，讓科研走出實驗室，成為“有用”的科研成果——
2011年10月，劉宏以第一作者身份在JACS（美國化學(xué)會志）發(fā)表了一篇科研論文，提出了“折紙芯片”概念，發(fā)明出了3-D紙微流控芯片，不僅簡單巧妙地解決了微流控芯片的成本問題，還通過“折紙”實現(xiàn)了諸多復(fù)雜的功能。從此，基于折紙分析芯片的分析診斷產(chǎn)品被生產(chǎn)制造，廣泛應(yīng)用于科研和臨床應(yīng)用領(lǐng)域，成了真正的“便宜又好用”的科研成果。
截至目前，全球有超過200家科研機構(gòu)正在從事紙微流控芯片的相關(guān)研究。而作為微流控領(lǐng)域一個里程碑式的發(fā)明，劉宏發(fā)明的折紙分析芯片被美國NIH的歷史博物館永久收藏，被美國化學(xué)會周刊C&En News多次報道。
以“健康中國”戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，他著眼于POCT(現(xiàn)場快速檢驗)領(lǐng)域“卡脖子”問題，主要集中在材料和器件兩方面，帶領(lǐng)團隊開展基礎(chǔ)研究解決問題，讓“小技術(shù)”真正有“大用”——
了解到一種廣泛應(yīng)用的硝酸纖維素膜層析試紙材料大多依賴進口，國內(nèi)缺乏相應(yīng)的材料制備的核心技術(shù)和工藝，一度處于“被壟斷”狀態(tài)。劉宏便申請了國家重大儀器項目，指導(dǎo)團隊研發(fā)出一種具有可控有序微納結(jié)構(gòu)的硝酸纖維素膜，并成功應(yīng)用于高效免疫層析及核酸定量檢測，填補了國內(nèi)有序結(jié)構(gòu)類紙材料的空白；
目前，中國糖尿病POCT有幾百億的市場，針對中國患者中1/3的人處于糖尿病早期，且50%得不到及時診斷這一國情，劉宏指導(dǎo)課題組學(xué)生研發(fā)出了一種“無創(chuàng)測血糖”的可穿戴傳感器，不需要繁瑣的抽血化驗，通過檢測汗液、唾液里面的葡萄糖含量，可間接得出血糖含量，無創(chuàng)、普適且準(zhǔn)確性高。
如今，該可穿戴傳感器還與便攜的移動終端連接，人們通過移動設(shè)備便能掌握自己的血糖信息，這些信息也可作為醫(yī)生診療的指標(biāo)，為智慧醫(yī)療和移動醫(yī)療“添磚加瓦”。
在學(xué)生培養(yǎng)上，他孜孜不倦，精心指導(dǎo)學(xué)生“做有用的科研”，為學(xué)生點亮一盞盞“科研之燈”，成為學(xué)生心目中一位真正的良師益友——
他恪守“傳道、授業(yè)、解惑”這一古訓(xùn)，把培養(yǎng)學(xué)生成才視為自己的使命，注重將最新的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源。
目前，劉宏已經(jīng)將團隊的可視化紙芯片成果轉(zhuǎn)化成本科生的一項課程教學(xué)內(nèi)容，豐富了教學(xué)內(nèi)容，有效促進學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
不僅把“止于至善”寫在DNA里，
劉宏教授更是秉承東大人
勇攀科學(xué)高峰的科研精神，
堅守初心，
在“健康中國”建設(shè)中，
繼續(xù)書寫著屬于自己的宏偉藍圖！
本文素材來源：東南大學(xué)官微、東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院官網(wǎng)
