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項目成果/簡介:表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測等優點，因此 SPR 傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制一種基于 SPR 技術的光機電一體化系統。 我校于 1999 年開始從事有關方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫學檢測試驗系統。最近幾年中，我們針對被廣泛采用的棱鏡耦合結構 SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關培育項目、國家基金及天津市科技支撐計劃重點項目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫學檢測實驗系統。這種新穎的集成化結構具有明顯的技術優勢，而且符合 SPR 傳感系統小型化、儀器化的發展趨勢，為系統最終產品化奠定了基礎。目前已經完成儀器化，結構設計及操作便利方面還需進一步完善，以便使非專業人員能夠完成操作；數據分析算法及軟件需要進一步開發，以達到實用化。應用范圍:所開發的試驗系統已經達到了國際先進水平，申請專利兩項。產品化后，可以用于疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等，具有很好的應用及市場前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物醫學檢測分析系統的批量生產成本預計為 10 萬元人民幣左右，而國際上同類產品（瑞典 BIAcore 公司生產）的最低售價為 10 萬美元左右?？梢?，SPR 生物醫學檢測分析系統是一種高技術含量、高附加值的產品。 其次，SPR 生物醫學檢測分析系統中的傳感耦合部件因其進口成本很高，目前還是一種半消耗品，即每完成一次測試后需作再生處理，這樣可重復使用幾次，然后予以更換；即使這樣，單次檢測成本也在200 元人民幣以上。本項研究可以將傳感耦合部件集成為便于批量生產的傳感芯片，可大幅降低成本。再生技術的研究成功，可以進一步降低使用成本；若能大批量生產，在成本很低的情況下，也可實現一次性使用。預計每個芯片的批量生產成本不到 50 元人民幣，售價如果為 100 元人民幣，單次檢測的成本將大幅降低。這樣，一方面便于系統的推廣應用，另一方面傳感芯片作為一次性消耗品，需求量極大，由耗材產生的利潤也是非?？捎^的。 另外，我們還可以在此項研究的基礎上，進一步開發適合于藥物靶標、藥物開發、案件偵破、環境監測、食品安全檢驗以及興奮劑檢測等其它眾多領域進行檢測分析的系列產品，其巨大的經濟效益和社會效益是不言而喻的。

將計算機自然語言處理方法和生物本體學方法結合起來，發展一套面向生物醫學文獻的數據挖掘技術，建立了一個文獻挖掘平臺。該平臺可以對生物醫學文獻進行數據挖掘，發現隱含在文獻中的生物學實體及其聯系，發現深層次的生物醫學知識，自動獲取大量的第一手生物醫學數據。例如，挖掘與人類基因相關的信息，挖掘蛋白質相關信息，發現基因的功能，發現基因與疾病之間，發現蛋白質之間的相互作用等。/line對于一組給定的文獻，該平臺首先進行句法分析和生物學術語標定，然后進行語義分析，提煉每條語句的生物學含義，提取文獻中的生物醫學關聯特性，以發現文獻中的基因、蛋白質、疾病以及它們的關系。

一、 項目簡介生物電磁信號攜帶有生物活體的生理、病理信息，檢測和提取有用生物電磁信號并據此分析其內部電磁過程，對于揭示生命活動本質和醫學診斷治療都具有重要意義。課題組于1995年開始對生物醫學電磁場問題數值求解方法及應用進行研究，1997年主持了國家自然科學基金電工學科首個生物電磁領域課題“生物醫學電磁逆問題求解的數值方法研究”。二、 項目技術成熟程度在生物醫學電磁問題數學建模與求解方法方面，針對腦電（EEG）和電阻抗成像（EIT）的正、逆問題，分別建立了二維與三維數學模型、靜態和動態求解模型，研究高效快速的求解方法。在功能成像方面，針對肺功能、乳腺癌以及腔內心肌瘢痕等檢測問題，研制了128通道多頻電阻抗實時監測與成像系統，對人體胸腔和乳腺的電阻抗特性進行檢測與功能成像。三、 技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）近年來獲河北省自然科學二、三等獎各1項；完成和承擔國家自然科學基金重點項目2項，國家自然科學基金面上項目2項，省部級項目10余項；出版專著2本，發表論文百余篇，其中大部分被SCI、EI檢索；申請專利2項。四、 高清成果圖片3-4張 人體胸腔呼吸過程電阻抗信息檢測與功能成像

表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測等優點，因此 SPR 傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制一種基于 SPR 技術的光機電一體化系統。 我校于 1999 年開始從事有關方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫學檢測試驗系統。最近幾年中，我們針對被廣泛采用的棱鏡耦合結構 SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關培育項目、國家基金及天津市科技支撐計劃重點項目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫學檢測實驗系統。這種新穎的集成化結構具有明顯的技術優勢，而且符合 SPR 傳感系統小型化、儀器化的發展趨勢，為系統最終產品化奠定了基礎。目前已經完成儀器化，結構設計及操作便利方面還需進一步完善，以便使非專業人員能夠完成操作；數據分析算法及軟件需要進一步開發，以達到實用化。

進入21世紀以來，手性氨基酸作為最重要的原料和中間體，市場規模也越來越大。本項目目前研發的手性氨基酸包含L-2-氨基丁酸、D-蘇氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。 創新點： 1）本項目采用一鍋化反應，以廉價的L-蘇氨酸為原料，經過工程菌催化合成2-氨基丁酸，反應時間10-12 h，原料的轉化率達到99%以上，2-氨基丁酸的產量達到100 g/L以上。 2）以消旋化蘇氨酸為原料，進行酶法拆分制備D-蘇氨酸。底物添加量達到2.5 M,反應10 h內達到完全拆分，D-蘇氨酸ee值為99%。 3）以天冬氨酸為原料，采用工程菌催化反應10-12 h，L-天冬氨酸轉化率達到了94.4 %，L-天冬酰胺產量可達120 g/L，生產強度達到12.4 g/(L•h)。 4）基于構建的基因工程菌，采用偶聯輔酶再生技術，轉化廉價底物合成L-叔亮氨酸，反應24 h，底物轉化率達95%，產量達到100 g/L以上水平。 5）其它手性氨基酸（L-色氨酸、D-氨基酸）發酵和生物合成正在陸續開展中。 6）多種高效酶制劑的工程菌株構建、發酵產酶以及多種中間體的制備。如蘇氨酸脫氨酶、亮氨酸脫氫酶、甲酸脫氫酶、ω-轉氨酶等，以及利用這些酶制備的多種醫藥中間體。

該技術制備的生物組織材料是一種以豬主動脈血管為基體,以氧化海藻酸鈉為交聯劑制備的人工器官用生物組織材料。

成果介紹目前國內外現有工業規模的生物質氣化技術，普遍存在生物質氣化效率低、燃氣中焦油含量高等問題。燃氣中焦油含既造成能源浪費，又易造成堵塞，加快設備損耗，氣化島整體使用壽命不長。己建成的工程利用率不高，大部分已停用，一定程度上影響了生物質氣化集中供應，不利于進一步產業化。 為了解決目前存在的諸多問題，東南大學針對我國國情和農作物廢棄物的特點，采用流化床低溫氣化+高溫熔融氣化制取焦油含量極低的中熱值可燃氣，目前已建成該工藝的日處理秸稈量7噸的成套示范工程，已穩定連續運行2000小時以上，獲得了熱值7MJ/Nm3的可燃氣，可燃氣中焦油含量小于1mg/Nm3，遠小于人工煤氣國家標準（GB/T 13612-2006）中焦油含量要求，生物質中碳元素轉化率96.5[[[[[%]]]]]，能量綜合利用效率90.7％，單位MJ的可燃氣成本低于天然氣。市場前景本技術可廣泛用于煤爐改造、糧食烘干，也可為居民提供可燃氣，對加快和諧社會及新農村建設的步伐具有重要意義。本技術已申請國家發明專利7件（授權5件），發表學術論文24篇，獲國家科技支撐計劃、江蘇省重點研發項目支持。

膜生物反應器(MBR)是膜分離技術與生物處理方法的高效結合，其起源是用膜分離技術取代活性污泥法中的二沉池，進行固液分離，經過一系列研究和改進后，膜生物反應器(MBR)可直接達到處理出水回用的目的，并且具有污水三級傳統工藝無法比擬的優點： 1、微生物數量高于常規生物處理2～5倍，處理程度高，中空纖維膜孔徑0.2μm，能高效進行固液分離，出水懸浮物濃度和濁度接近于零，細菌總數接近于零，可直接用于回用目的。 2、處理工藝簡單可靠，構筑物少，可大規模節省占地面積和征地費用，降低水處理投資，占地面積約為常規二級處理加深度處理工藝的1/4～1/10。 3、污泥齡長，污泥產量低，除無機顆粒物外，基本無剩余污泥排放，由于不投加化學藥劑，所以不產生化學污泥。 4、出水水質優良，各項指標低于國家污水回用有關標準規定，且不受進水水質影響。 5、自動化程度高，利用PLC進行控制，不需設置專人管理，人員經短期培訓就能操作，維護工作量小。一、MBR-X系列膜生物反應器進水處理出水水質比較 1.進水水質：(對于高濃度有機廢水可采用在MBR反應器前增加預處理措施) CODcr＜500mg/L               BOD5＜300mg/L SS＜300mg/L                 NH4+-N＜40mg/L 2.出水水質： CODcr＜20mg/L                BOD5＜5mg/L SS=0mg/L                    NH4+-N＜1mg/L 濁度＜1NTU                  細菌總數＜20個mg/L 大腸桿菌數未檢出二、MBR-X系列膜生物反應器適用范圍 1．生活污水                       2.工業污水①城市生活污水             　 ①食品工業廢水      ②賓館、辦公樓污水 ②印染工業廢水 ③工礦企業生活污水 ③制藥工業廢水 ④公廁糞便水 ④石油化工廢水 ⑤洗車業廢水 ⑤造紙工業廢水 ⑥垃圾滲透液等                           ?、呓固炕蛎簹夂庸I廢水

成果描述：生物柴油以其可再生性及環境友好等優點倍受人們矚目。目前生物柴油工業生產主要采用均相堿催化酯交換反應。該法雖催化效率高，但生產過程中為降低生物柴油產品含堿量，通常采用稀酸及水洗滌，造成大量含堿含鹽廢水排放，帶來環境問題，且洗滌后產品需脫水干燥，后續工藝復雜，能耗高。本成果提出了一條在甲醇亞臨界條件下，采用微量堿催化制備生物柴油的新工藝。選擇以精制菜籽油為原料，選擇以酯交換反應轉化率為指標，在優化條件下，菜籽油一段轉化率可達85.5%，兩段轉化率可達98%；生物柴油成本單價為6372.5元/噸，相較于傳統工藝減少了486.1元/噸。市場前景分析：化工市場與同類成果相比的優勢分析：1： 產品堿殘留量小于10 mg/kg； 2：原料油轉化率不低于95%； 3：生物柴油產品符合國標BD-100； 4：原料油價低于5000時，生產成本不高于6400 元/噸

菊芋是一種重要的經濟作物，可以在干旱地和鹽堿地等邊緣土地上大量種植。菊粉 (一種 多糖) 是菊芋塊莖的主要組分，可以由菊粉酶或蔗糖酶降解為果糖和葡萄糖等單糖。與纖維素 乙醇和纖維素乳酸相比，生物轉化菊芋生產乙醇或乳酸的技術相對簡單，更易于產業化。但目 前的菊芋生物質生產燃料乙醇和乳酸技術需要使用昂貴的菊粉酶來降解菊芋生成單糖，進而發 酵成乙醇或乳酸；而且發酵產物濃度偏低，造成高昂的產物分離成本和生產成本使這一技術并 不具備產業化的潛力。 本項目的菊芋生物質生產燃料乙醇和乳酸技術采用華東理工大學研發的高固體含量底物 同步糖化與發酵技術。該技術主要包括整合生物加工菊芋生產乙醇技術和高固體含量同步糖化 與發酵菊芋生產乳酸技術。其中，整合生物加工菊芋生產乙醇技術使用自主篩選的具有高菊粉 降解活性的釀酒酵母同步糖化與發酵菊芋生產乙醇，并采用新型的螺帶攪拌式反應器，實現了 無菊粉酶添加的整合生物加工過程，乙醇濃度可達14%(v/v)以上，菊芋轉化率達80%以上；高 固體含量同步糖化與發酵菊芋生產乳酸技術通過自主研發的螺帶型反應器處理固含量達30%以 上的菊芋進行乳酸發酵，與常規發酵反應器相比，電耗降低80%以上，發酵液中乳酸濃度可達 11% (w/w) 以上，菊芋轉化率達80%以上。本技術的實施將會大大降低菊芋乙醇和菊芋乳酸的 生產成本，為菊芋生物質的生物煉制產業化奠定基礎。