近日，上海交通大学宣布，该校材料科学与工程学院、张江高等研究院研究员李万万领衔的团队与企业开展合作，历时 18 年，最终实现完整全链条技术突破，研发出量子点液态生物芯片多指标体外检测系统，创建了具有自主知识产权的量子点液态生物芯片技术平台。

官方介绍称，液态生物芯片对核酸和蛋白类标志物均适用，其检测通量大，检测灵敏高，可同时分析单管样本中的数十种目标物，检测效率显著提升，对临床实验室检测具有革命性推动作用。该成果不仅有利于提高中国的体外诊断技术水平，还打破了国际垄断。


18年磨一剑打破垄断

液态生物芯片技术是一种新型检测技术，适用于核酸和蛋白类标志物，检测通量和灵敏度高，可同时分析单管样本中的数十种目标物，显著提升检测效率。该技术核心为特殊的荧光聚合物微球及相应的信号解析，其技术壁垒高、制造难度大、长期被国外垄断，是体外诊断领域典型的“卡脖子”问题。

据介绍，此次成功自主研发出的目前国际上唯一采用单激光技术的全自动液态生物芯片系统具有体积小、全自动、通量高、样本量少、准确性高、重复性好、线性范围宽、成本低等优点，同时已经基于该检测系统进行了癌症、自身免疫疾病、心血管疾病和感染性疾病等系列蛋白 / 核酸的多指标检测试剂的开发。

李万万团队历经18年，实现了从量子点荧光微球、检测分析仪到配套检测试剂的全链条技术突破，成功创建了具有自主知识产权的量子点液态生物芯片技术平台。

据悉，李万万团队在国际上率先提出量子点荧光编码微球的膜乳化法制备策略。核心编码微球的制备实现突破后，基于可通过同一激发光激发量子点荧光编码信号的特点，团队联合企业，成功自主研发出目前国际上唯一采用单激光技术的全自动液态生物芯片系统。该系统具有体积小、全自动、通量高、样本量少、准确性高、重复性好、线性范围宽、成本低等优点。

同时，研究团队基于该检测系统进行了癌症、自身免疫疾病、心血管疾病和感染性疾病等系列蛋白/核酸的多指标检测试剂的开发。


“突围”三大技术难题

液态生物芯片技术核心在于特殊的荧光聚合物微球，以及相应的信号解析。该技术多年来一直被国外垄断，技术壁垒高，制造难度大。国内当前的液态芯片平台使用的微球制备方法，存在编码受限、补偿繁琐、制备复杂、多激光设备昂贵等问题。

李万万团队遇到的第一个技术难点便是如何制备出编码微球。考虑到国外对编码微球技术的垄断和封锁，李万万团队在国际上率先提出量子点荧光编码微球的膜乳化法制备策略。

“从有机荧光变成量子点，对仪器的生产转化创造了条件，量子点可以让微球编码更清晰、更精准，对整个体外诊断行业来说，仪器制备和试剂制备的成本都会降低。”浙江东方基因生物制品股份有限公司（下称“东方基因”）首席科学家方炳良向界面新闻解释。

量子点（Quantum dots， QDs）通常指直径小于10纳米的半导体发光材料。2023年，美国三位科学家就因“发现和合成量子点”获得诺贝尔化学奖，量子点也因此成为明星发光材料。其光学调节能力强，发光颜色纯、效率高，可显著提升荧光微球的编码能力，获得超过100种的编码信号；同时，通过膜乳化制备策略得到的荧光微球，粒径均一、可控，表面可连接多种生物分子，为高通量的多指标检测奠定基础。

第二个技术难点是检测系统的研发。核心编码微球的制备得到突破后，基于可通过同一激发光激发量子点荧光编码信号的特点，李万万团队联合东方基因，成功自主研发出目前国际上唯一采用单激光技术的全自动液态生物芯片系统。该系统具有体积小、全自动、通量高、样本量少、准确性高、重复性好、线性范围宽、成本低等优点。

第三个技术难点是试剂盒的研发。李万万团队与东方基因合作，基于上述检测系统进行了癌症、自身免疫疾病、心血管疾病和感染性疾病等系列蛋白/核酸的多指标检测试剂的开发。目前，系列检测仪和配套检测试剂盒已经获得欧盟CE认证和中国NMPA医疗器械注册证15项，还有更多的系列联检试剂也处于申请或审批的进程中，已形成了与国外同类高端技术装备竞争的能力，并在全球范围全面实施推广，打破了国际大公司的垄断。


“产学研用”深度融合

党的二十大报告提出,把保障人民健康放在优先发展的战略位置。精准诊断是实现人民健康的关键，对于癌症、自身免疫疾病、心血管疾病等重大疾病精准诊断、对于多种疾病相关标志物联合检测是迫切需求。

液态生物芯片，被我国列入“十三五”国家科技创新规划中须重点突破的体外诊断技术。由上海交通大学材料科学与工程学院、张江高等研究院李万万研究员领衔，浙江东方基因生物制品股份有限公司、杭州深度生物科技有限公司和上海万子健生物科技有限公司共同成功研发的量子点液态生物芯片多指标体外检测系统，为在我国普及应用液态生物芯片技术，进一步提高我国的体外诊断技术水平，发展具有我国自主知识产权的液态生物芯片技术做出了重要的贡献。

近年来，上海交通大学积极响应政府号召，面向市场导向的应用研究“融合区”，聚焦重点产业和新兴产业升级发展中的前瞻性、先导性、探索性的技术问题，关注基础科研和技术创新的能力提升，打造高水平国际合作、多学科交叉、产学研用协同的开放创新合作模式，加强产学研深度融合，推动中长期前沿科技研究和“卡脖子”技术基础科研攻关，促进科技成果转化，以求尽快形成新质生产力。

上海交大李万万研究员团队与浙江东方基因生物制品股份有限公司一直保持密切的科研合作，成立了“东方基因-上海交大体外诊断新材料与技术研发中心”，依托转化医学国家重大科技基础设施(上海)和金属基复合材料国家重点实验室，上海交大团队负责基础理论研究和关键技术攻关，浙江东方基因负责产品化研发、生产及产业推广。

同时，为了保障高校原创技术的产业落地，专门建设了占地面积超过10000平方米的上海嘉定工厂，投入量子点液态生物芯片系列产品的生产。 在多年攻关过程中，李万万研究员领衔的科研团队，充分体现了上海交大敢为人先的创新精神和坚韧踏实的科研作风，以解决实际问题为导向，以及探索以高新技术为基础的产、学、研、用模式，有力地促进了我国体外诊断行业高端技术国产化的跨越式发展以及自主创新能力的提高。