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微纳-流控生化分析集成系统的研究
微流控（microfluidics）技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一，是生命科学、化学科学与信息科学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。微流控分析系统在微型化、集成化和便携化方面的优势为其在生物医学、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物战剂的侦检等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。
根据国家当前在生命科学、材料科学以及国家安全等方面的迫切需求，以及国际微流控分析体系研究领域的发展趋势，国家自然科学基金委设立“微-纳流控生化分析集成系统的研究”的重大项目。本重大项目旨在瞄准国际发展前沿，围绕微-纳流控芯片系统研究中的重要科学问题，以微-纳流控技术为应用基础的研究平台，充分发挥其对纳升级或皮升级流体的可操纵性，以及易于高通量化和功能化的特点，研究微-纳米通道的基本规律与特性，并以生物大分子和细胞为研究对象，通过多学科交叉研究，探索细胞等在微-纳系统中的精确定位操纵、三维成像、时空分辨的受激响应、溶膜、胞内物的分离检测，细胞行为以及药物小分子与细胞之间的相互作用机制，增强我国微-纳流控生化分析集成系统研究的源头创新能力，为我国未来生化分析技术与仪器的发展奠定技术创新的基础。
一、科学目标
通过化学科学、信息科学、生命科学、纳米技术以及流体力学等相关基础学科的交叉，研究微-纳流控芯片集成系统对纳升或皮升级液体或单分子、单细胞的定位、操纵、输运和精确控制的发展需求所涉及的关键科学问题，旨在有关多功能微-纳流控芯片的系统集成，微-纳流控芯片系统中检测器的微型化与集成化，细胞在微-纳流控芯片系统中的精确定位操纵、三维成像、时空分辨的受激响应、以及胞内物的分离与检测等研究的基础理论、研究方法和实验技术的源头创新上有所突破。
二、研究内容
1．多功能微-纳流控芯片集成系统的研究
建立微-纳流控芯片加工技术；研究微-纳流控通道表面性能、微-纳流控系统内的驱动和控制规律；建立样品预处理、混合、反应、分离、检测等功能单元为一体的微-纳流控芯片集成系统。
2．微-纳流控芯片系统中（阵列）检测器的微型化与集成化研究
发展与微-纳流控芯片相匹配的检测技术与检测器，特别是研制适于高通量分析的阵列式检测器，为微-纳流控分析与单细胞分析提供高通量、高灵敏和高稳定性的分析检测技术平台。
3．生物仿生微-纳流控芯片系统的研制
开展基于蒸发作用和毛细作用的仿生微-纳流控驱动和控制技术的研究，简化驱动和控制系统结构，提高整体系统的微型化和集成化水平；进行纳升、皮升级试样的仿生采样的方法学研究；开展基于智能高聚物的仿生微-纳流控新器件和系统的研究。
4．微-纳流控芯片系统中时空调控细胞生长与应激效应研究
探索细胞在微-纳系统中的精确定位操纵、三维成像、时空分辨的受激响应、溶膜、胞内物的分离/检测；模拟组织的正常和病理状态下的微环境进行单细胞行为研究，探索细胞在微-纳仿生系统中的若干生物学行为；进行微-纳流控细胞免疫分析技术的研究，建立集成化、微型化的微流控免疫分析系统，应用于临床分析。
三、资助年限 4年
四、拟资助经费 1000万元
五、受理科学部
本项目由化学科学部、信息科学部联合提出，由化学科学部受理申请。
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