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清华学者研究成果获世界学术界关注,控制埃博

时间:2019-10-01 18:27来源:科技技术
《中国科学报》 (2015-12-21 第4版 综合) 埃博拉肆虐时,当地主要有两种病毒检测手段——RT-PCR和胶体金试纸条。但这两种检测手段,在实际操作中都面临着不小的困难。 无独有偶,于近

《中国科学报》 (2015-12-21 第4版 综合)

埃博拉肆虐时,当地主要有两种病毒检测手段——RT-PCR和胶体金试纸条。但这两种检测手段,在实际操作中都面临着不小的困难。

  无独有偶,于近期公布的艾瑞深中国校友会网2015中国大学ESI高被引论文排行榜显示,2004-2014年中国高校被ESI收录第一作者的TOP论文中,清华大学被引频次最多,雄居全国高校首位。此前,2014年6月中旬,汤森路透公司(ThomsonReuters)公布了2014年全球高引用科学家名单(Highly-Cited Researchers 2014),在全部21个学科领域中清华大学有4人入选,分别为航天航空学院过增元院士,化学系李亚栋院士(同时入选化学和材料科学两个学术领域),医学院董晨、鲁白教授。其中,李亚栋院士还同时入选爱思唯尔与汤森路透榜单。

我国科学家首获爱思唯尔Atlas奖

该研究成果在爱思唯尔旗下期刊《生物传感器与生物电子学》一经发表,便在国内外引起巨大反响。爱思唯尔专门报道了该成果并配发评论称,该技术解决了传统试纸条法因灵敏度低而长期应用受限的瓶颈问题,有望成为控制埃博拉传播的利器。

  “Highly-Cited Researchers 2014”是汤森路透公司继2011年后第二次公布的高引用科学家名单。本次科学家名单的评选采用了新的数据和先进的算法,通过对最近11年(2002-2012)被ISI Web of Science(SCI)收录的全部自然和社会科学领域论文进行排名,确定ESI中的“Highly-CitedPapers”选出相关领域中前1%的高引用论文,再根据ESI高被引论文数并结合他引次数确定最终入选名单,具有较强的权威性。

本报讯 12月19日,爱思唯尔Atlas奖颁奖仪式在京举行。中科院生物物理研究所阎锡蕴院士团队,因发明“纳米酶试纸条”检测技术,并与中国疾病预防控制中心高福院士、梁米芳研究员等团队合作,成功将其应用于埃博拉等传染病病毒的高灵敏检测,而获得该奖。这是我国科学家首次获得该奖。

纳米酶应用技术的新突破

  一系列统计数据表明,清华大学[微博]学者的研究成果获得世界范围的学术界的极大关注,相当一批学者的研究成果具有世界级影响力。

据悉,Atlas奖旨在奖励为全人类带来巨大影响的科技研究成果。该奖项以研究成果的社会影响力为核心评价标准,每月从旗下学术期刊发表的近10万篇科研论文中选出一篇授予该奖项。

阎锡蕴团队成功研发埃博拉病毒检测试纸条的论文在爱思唯尔旗下期刊发表后,因其对人类社会具有重要价值,而获得了爱思唯尔Atlas奖,这也使得阎锡蕴成为国内首位获得该奖项的科学家。

清华学者研究成果获世界学术界关注

据阎锡蕴介绍,纳米酶试纸条能够提高检测精度主要缘于纳米酶的双功能特性。

  艾瑞深中国校友会网2015中国大学ESI高被引论文排行榜根据2014年11月ESI公布的数据(论文收录时间为2004年1月1日~2014年8月31日),以我国高校进入ESI第一作者的高被引论文为数据基础统计得出。报告显示,2004-2014年中国高校被ESI收录第一作者的TOP论文中,清华大学被引频次最多,达54721次,高居论文引用排行榜榜首。

“我们建立了一套酶学方法,来评价纳米材料的催化活性。”阎锡蕴表示,通过将无机纳米材料和天然酶进行系统比较,最终发现无机纳米材料与天然酶具有同样的催化效应,甚至二者的反应机制都一样。

  基本科学指标数据库(Essential Science Indicators,简称ESI)是由世界著名的学术信息研究机构美国科技信息所(ISI)于2001年推出的衡量科学研究绩效、跟踪科学发展趋势的基本分析评价工具。

■本报记者 王佳雯

  世界著名出版公司爱思唯尔(Elsevier)近日发布2014年中国高被引学者(Most Cited Chinese Researchers)榜单。榜单上有清华大学学者104位,经核实目前有两位学者调出,仍为清华大学学者的共101位,其中化学系张希院士同时入选材料科学和化学两个学术领域。

纳米酶试纸条:控制埃博拉传播的利器

  2014年中国高被引学者榜单的研究数据来自爱思唯尔旗下的Scopus数据库。Scopus是全球最大的同行评议学术论文索引摘要数据库,提供了海量的与科研活动有关的文献、作者和研究机构数据,使得对中国学者的世界影响力进行科学的分析和评价成为可能。高被引学者作为第一作者和通讯作者发表论文的被引总次数在本学科所有中国(大陆地区)的研究者中处于顶尖水平,入选高被引科学家名单,意味着该学者在其所研究领域具有世界级影响力,其科研成果为该领域发展作出了较大贡献。此次榜单中,来自中国的社会科学、物理、化学、数学、经济等38学科的1651名最具世界影响力的中国学者入选。

纳米酶试纸条新技术示意图

来源:新浪教育 2-16

“它和酶具有一样的催化效力,但是它比酶更稳定。基于此,我们提出了一个纳米酶的新概念。”阎锡蕴告诉记者,这一发现被视作酶学领域的里程碑,因为首先它使模拟酶从有机领域拓展到了无机领域。其次,无机的纳米酶和天然酶有相当的催化活性,这会让科学家反思是否会有新机理存在的可能。

在纳米酶发现之前,以往模拟酶的探索领域都集中在有机化合物。而阎锡蕴团队发现了纳米酶,并第一次将无机纳米材料视作过氧化物酶,系统研究它的催化效应、反应动力学和催化机制。

纳米酶是一类具有催化功能的模拟酶,同时具备纳米材料的独特性能。谈到酶,多数人会联想到蛋白质这类天然酶。天然酶催化活性好,但却具有价格昂贵、不稳定的缺点。因而,传统研究一般多用生物大分子和化学模拟酶来替代天然酶,但这两种替代物的催化活性都无法与天然酶相媲美。

《中国科学报》 (2016-02-16 第6版 前沿)

于是,阎锡蕴团队基于其在纳米酶领域的研究,创新性地将纳米酶应用于试纸条技术,将埃博拉病毒检测的精度提高了近百倍,而且该技术简便快捷,非常适合非洲当地的实际情况。

纳米酶试纸条的研发成功,离不开阎锡蕴团队在纳米酶领域的长期探索。

一方面,纳米酶探针分子具有磁性,可对样品分离富集。“我们利用纳米酶的磁性,标上抗埃博拉的抗体,就不需要离心机,下面放上磁铁,就能结合、沉淀。”阎锡蕴对《中国科学报》记者解释称。

阎锡蕴解释称,实际上他们所研究的纳米酶技术是一个技术平台,它可以用于传染病的检测,同时在食品检测、环境监测和法医检测等诸多领域也都有广阔应用空间。

尽管,该项成果因埃博拉病毒的有效检测而获得广泛认可,但据阎锡蕴研究团队副研究员段德民介绍,该试纸条并非仅适用于埃博拉病毒的检测。

《自然》杂志曾发文呼吁,希望科学家能够尽快研制出符合现场检测需求的新技术。在这样的背景下,中国科学院院士、中科院生物物理所研究员阎锡蕴带领团队,在与中国科学院院士高福等科学家的合作下,研制出一种有效检测埃博拉病毒的“纳米酶试纸条”新技术。

曾在西非地区肆虐的埃博拉病毒,令近两万人感染,夺走了上万人的生命。这种在当时缺乏治疗手段的传染病,给人类带来了前所未有的挑战。面对有史以来最为严重的一次疫情,精确诊断成为了发现感染者的关键所在。

多功能的纳米酶试纸条

RT-PCR检测技术具有检测精度较高的优势,但是该检测技术不仅需要特定的仪器设备、实验场地,而且需要相应的专业人员操作。在医疗条件相对落后的西非,条件要求如此高的技术在实际应用中频频受阻。

阎锡蕴团队在与疾病预防控制中心研究员梁米芳及军事医学科学院研究员曹务春合作后,将纳米酶试纸条推广至了新布尼亚、流感等病毒的检测中,检测效果同样良好。而这些都是以该团队前期纳米酶的相关研究为基础。

而胶体金试纸条与上述技术相反,它具有操作简便、快捷的特点,但遗憾的是,检测精度却总是不尽如人意。

另一方面,纳米酶又具有过氧化物酶的催化活性,可使底物显色,增强灵敏度。“加上底物它就使信号放大100倍,这两方面功能加在一起,既分离纯化,又使信号放大。”阎锡蕴表示。

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