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1 成果簡介隨著我國經濟的高速發展和人民生活水平的提高，環境污染、疾病監測、食品安全等民生熱點日益受到人們的關注。如何對上述問題進行簡單、快速的監控，將一些危害降至最低，保障人民生活和生產，這就需要一種可實時實地檢測、操作簡便的多應用傳感器件。 表面等離子體波（ SPP）傳感器是一種基于光學檢測的傳感器件，被廣泛用于藥物篩選、食物檢測、環境監測和細胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學、電子、力學等傳感器，SPP 傳感器擁有實時檢測、無需標記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優點。為了降低成本、 穩定性能、減小體積，集成型 SPP 傳感器件的成為了現今研究熱點。然而現有的集成型 SPP 傳感器件普遍存在靈敏度低，探測范圍小等問題，限制了其應用的推廣。 課題組從 2006 年開始合作從事集成型 SPP 傳感器件研究，在清國家 973 項目、自然科學基金重點項目、教育部清華大學自主研究項目等項目資助下， 創新性提出一種基于 SPP-介質波導異質垂直耦合器的可集成生化傳感芯片，并對傳感芯片的傳感特性和應用進行了深入研究和探索。芯片的特點和性能如下：可集成，芯片體積小，可與便攜設備集成；可批量生產，價格低廉；靈敏度較傳統的集成型 SPP 傳感器件高出一個數量級；可實現對傳感區域的精確或者大范圍調節；可實現對納米量級大小的物質的探測；傳感性能穩定，應用領域廣泛。上述優點表明該芯片可以工廠大批量生產經營，也可以用于實驗室的科研研究，在化學，生物，醫學等多 個領域均有應用價值。查新表明，國內外目前尚未發現有相似原理的器件。 圖 1 (a) 集成型 SPP 傳感芯片與一元硬幣尺寸對比圖 (b) 傳感芯片的顯微鏡照片2 應用說明可集成型 SPP 生化傳感芯片在實驗室經多次驗證，可以實現對折射率液體以及納米級薄層物質的高靈敏探測，并初步應用于對雙酚 a（簡稱 BPA，一種塑料生長常用原料，每年生產將近 2700 萬噸含 BPA 的塑料類物質， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的檢測。實驗結果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準則中水含有BPA 的最高濃度為 1ng/ml）。3 效益分析由于目前國內尚無同類產品， 而且此產品在疾病檢驗，環境監測，藥品鑒別等多個領域具有應用價值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價格低廉，使用簡便，對樣品無二次污染，性能穩定，甚至對納米量級的生化小分子探測均具有高靈敏度，相對于其他類型的傳感器件， 具有明顯的經濟和技術優勢。

本項目開發了一種全新概念的納米陶瓷制備新工藝新技術。它采用天然礦物和工業廢渣來取代高溫燒結法中昂貴的納米陶瓷粉末，使制備成本大幅降低。用高溫溶膠－凝膠工藝從根本上解決了材料組成的不均勻性和殘留氣孔等問題，同時具有生產周期短、效率高、能耗低、制品的均勻性和可靠性好等優點。開發的原位受控晶化技術不僅使材料的晶粒尺寸控制在納米級，而且還可對晶相數量和結晶形狀進行有效控制，可獲得具有球狀或針狀晶體的納米微晶陶瓷。

本發明涉及生物醫學工程領域，具體地，本發明涉及制備人造微環境的方法及其應用。再生醫學的發展為應對藥物治療難于見效的復雜重大疾病帶來了新的希望，逐漸成為臨床醫學發展的重要方向，有望成為繼藥物和器械治療之后下一個醫療健康行業的支柱產業。目前，再生醫學已在臨床成功地用于皮膚再生，關節軟骨重建，肌腱、脊髓損傷修復，免疫系統功能重建等，并在治療疑難病癥(如遺傳性疾病和心血管類疾病)和各類器官組織(如神經、肝臟、心臟、胰腺等)修復和再生的動物模型和臨床試驗中顯示出良好效果。/line再生醫學領域中，構建人體復雜器官的結構與功能替代物、解決人體器官移植的來源問題、或以組織工程手段修復受損組織器官是人們最早也是最終的夢想。在器官的修復與移植來源供不應求的今天，人工器官替代物有著臨床應用的巨大需求，而已經批準進行臨床治療的人工替代物的種類還十分有限，主要集中在皮膚、角膜、軟骨等結構與功能還較為簡單的器官上，其構建的基本思路可大致分為兩種：人工合成替代材料與天然組織的脫細胞化基質材料。/line然而，目前人工合成替代材料與天然組織的脫細胞化基質材料仍有待改進。/line根據本發明的一些實施例，所述固相載體

研發生產的半球諧振微陀螺、圓盤多環微陀螺等10多款高性能、小尺寸、高可靠性MEMS微慣性傳感器，達到慣性級，在微小衛星、微航天器等場合極具應用潛力。與傳統的微陀螺相比，該陀螺無運動部件，抗沖擊性更好；同時該陀螺可以采用角速度檢測和角速度積分檢測兩種工作模式，極大的提升了其應用場合與范圍。

左圖：表面二次諧波效應示意圖；右圖：光學微腔增強表面非線性效應。 二階非線性光學效應是現代光學研究與應用中最基本、最重要的非線性光學過程之一，被廣泛地用于實現頻率轉換、光學調制和量子光源等。由于結構反演對稱性的限制，常用的硅基光子學材料往往不具備二階非線性電偶極響應。借助材料的表面或界面，這種反演對稱性可以被打破，進而誘導出二階非線性光學響應。然而，傳統的表/界面非線性光學研究存在兩個重要挑戰：一是非線性轉換效率極低，即使在高強度的脈沖光激發下也僅能產生極少量的二階非線性光子；二是體相電四極響應嚴重地干擾表面對稱性破缺誘導的非線性信號分析。 該項工作中，北京大學課題組利用超高品質因子回音壁光學微腔極大增強光與物質相互作用的優勢，在二氧化硅微球腔中獲得了高亮度的二次諧波和二次和頻信號。為了充分發揮微腔“雙增強”效應，研究人員發展了一種動態相位匹配方法，利用光學微腔中熱效應和光學克爾效應的相位調制，高效地實現了基波和諧波信號同時與微腔模式共振。實驗上獲得的二次諧波轉換效率達0.049% W-1，相比傳統表面非線性光學，該效率增強了14個數量級。左圖：實驗獲得的激發光和二次諧波光譜圖；右圖：動態相位匹配過程二次諧波功率變化。 研究人員進一步通過對基波偏振和二次諧波模式場分布的測量分析，成功提取得到只有表面對稱性破缺誘導的非線性信號，排除了體相電四極響應的干擾。這種表面對稱性破缺誘導的非線性信號有望作為一種超高靈敏度的無標記“探針”，用來檢測和研究材料表面分子的結構、排布、吸收等物理與化學性質，為表面科學研究與應用提供了一個全新的物理平臺；同時，該項研究發展的動態相位匹配機制具有普適性，可進一步推廣到不同材料、不同形狀的光學諧振腔中，有望在非線性集成光子學中發揮重要作用。

本項目開發了一種全新概念的納米陶瓷制備新工藝新技術。它采用天然礦物和工業廢渣來取代高溫燒結法中昂貴的納米陶瓷粉末，使制備成本大幅降低。用高溫溶膠－凝膠工藝從根本上解決了材料組成的不均勻性和殘留氣孔等問題，同時具有生產周期短、效率高、能耗低、制品的均勻性和可靠性好等優點。開發的原位受控晶化技術不僅使材料的晶粒尺寸控制在納米級，而且還可對晶相數量和結晶形狀進行有效控制，可獲得具有球狀或針狀晶體的納米微晶陶瓷。

目前啶蟲脒常用劑型是乳油和可濕性粉劑，3%啶蟲脒微乳劑克服了乳油和可濕性粉劑各自存在的缺點，具有微乳劑的一系列特點，節省溶劑、降低生產成本、加工方便，是一種新型制劑品種，（2001年底前）國內外尚未見報道。啶蟲脒原藥的合成技術近1~2年國外知識產權保護期將到，該微乳劑和水乳劑品種很快即可推出。

開發了一種新型微流控注射器“濾頭”，通過簡單將樣品注入濾頭即可實現微粒的“片上濃縮”

根據《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006━2020年）》，其中明確指出攻克醫用材料和釋藥系統創制關鍵技術，加快建立并完善國家醫藥創制技術平臺，推進重大新藥和醫療器械的自主創新。中科院理化所研發了納米和微米級兩類HA微球，完成了中試生產線建設，并將HA微球和國際先進口腔根管填充材料MTA相結合，制備了用于根管充填的最終產品。