分析化學(xué)科研項(xiàng)目：光電傳感器在分子精密檢測(cè)方面的應(yīng)用研究

導(dǎo)師學(xué)校介紹

帝國(guó)理工學(xué)院（Imperial College London)位于英國(guó)倫敦，是一所主攻理學(xué)、工學(xué)、醫(yī)學(xué)和商學(xué)的世界頂尖公立研究型大學(xué)。帝國(guó)理工學(xué)院是世界最具創(chuàng)新力大學(xué)之一，與劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)、倫敦大學(xué)學(xué)院、倫敦政治經(jīng)濟(jì)學(xué)院并成為“G5超級(jí)精英大學(xué)”，在2019年QS世界大學(xué)排名位列第8，英國(guó)第3。化學(xué)工程在世界范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。

導(dǎo)師詳細(xì)介紹

導(dǎo)師昵稱

Joshua

導(dǎo)師級(jí)別

終身正教授

導(dǎo)師學(xué)校

帝國(guó)理工學(xué)院Imperial College London(IC)

Joshua Edel教授自2006年起就職于帝國(guó)理工學(xué)院（Imperial College London），現(xiàn)任化學(xué)系生物傳感與分析科學(xué)終身正教授。2003年Edel教授在倫敦帝國(guó)理工學(xué)院獲得博士學(xué)位，研究方向?yàn)槲⒘骺叵到y(tǒng)單分子檢測(cè)；隨后在康奈爾大學(xué)（Cornell University）應(yīng)用與物理學(xué)院進(jìn)行納米生物技術(shù)的博士后研究，同時(shí)擔(dān)任東京理工學(xué)院客座教授。2005年在哈佛大學(xué)羅蘭研究所（Rowland Institute at Harvard University）獲得單分子生物物理學(xué)研究獎(jiǎng)學(xué)金。

Edel教授是英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員、歐洲研究理事會(huì)（ERC）鞏固者獎(jiǎng)獲得者（獎(jiǎng)勵(lì)杰出獨(dú)立科研人員）、歐洲研究理事會(huì)（ERC）啟動(dòng)基金獲得者（獎(jiǎng)勵(lì)職業(yè)生涯早期杰出學(xué)者）。Joshua導(dǎo)師現(xiàn)已發(fā)表百余篇學(xué)術(shù)論文，受邀參加近百次學(xué)術(shù)演講。他所創(chuàng)立的科研組“Edel group”，研究領(lǐng)域涵蓋化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、物理學(xué)和醫(yī)學(xué)，致力于研究和開發(fā)靈敏度高、輕量化的新型傳感器。

他所帶領(lǐng)的研究組近期的研究專注于以下領(lǐng)域：

電學(xué)和光學(xué)方法生物單分子篩選

癌癥和神經(jīng)退行性病變的早期檢測(cè)

單細(xì)胞篩選

納米孔技術(shù)DNA測(cè)序

電變等離子體電子學(xué)

微流控芯片（動(dòng)脈芯片）

Prof.Joshua received his Ph.D.on the development of single-molecule detection within microfluidic systems at Imperial College London in 2003.He then performed postdoctoral research in nanobiotechnology at Cornell University within the School of Applied and Engineering Physics.In July 2006 he joined Imperial College London within the Department of Chemistry and Institute of Biomedical Engineering as a lecturer.Joshua is currently a Professor in the Department of Chemistry and 2011 he was awarded a prestigious ERC Starting Grant on“Nanoporous Membranes for High Throughput Rare Event Bioanalysis”and in 2016 he was awarded an ERC Consolidator Grant related to the development of selective single-molecule biosensors.

Current research activities taking place in the group include:

Single molecule biological screening using electrical and optical methods

Early stage diagnostics including cancer and neurodegenerative disorders

Single cell screening

Development of novel DNA sequencing and nanopore platforms

Electrovariable plasmonics

Microfluidics including artery on a chip

適合人群

方向：理工

專業(yè)：工程

適合專業(yè)：電子工程，生物學(xué)，抗擊冠狀病毒，分子生物學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，細(xì)胞與分子醫(yī)學(xué)，生物工程，生命科學(xué)，生物，化學(xué)，診斷，分析化學(xué)，納米材料，生物材料

項(xiàng)目?jī)r(jià)格：33800/19800

項(xiàng)目周期：7周在線小組科研+5周論文輔導(dǎo)

是否建議高中生學(xué)習(xí)：是

是否建議大學(xué)生學(xué)習(xí)：是

語(yǔ)言：英文

難度：中級(jí)/高級(jí)難度

建議具備的基礎(chǔ)：應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)分析、化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)、化學(xué)工程、物理化學(xué)；材料科學(xué)、電子學(xué)、儀器科學(xué)與技術(shù)、臨床醫(yī)學(xué)等專業(yè)，或希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；

學(xué)生需要具備化學(xué)、物理基礎(chǔ)

科研項(xiàng)目產(chǎn)出

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文指導(dǎo)學(xué)習(xí)共125課時(shí)+不限時(shí)論文指導(dǎo)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國(guó)際會(huì)議全文投遞與發(fā)表指導(dǎo)（可用于申請(qǐng)）

結(jié)業(yè)證書

成績(jī)單

項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括：生物傳感（光電傳感）基本原理、蛋白質(zhì)折疊機(jī)制與檢測(cè)、單分子檢測(cè)技術(shù)、熒光光譜應(yīng)用、非標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)等。

學(xué)生將通過(guò)項(xiàng)目了解生物傳感器的類型和運(yùn)作機(jī)制，掌握單分子生物傳感器等前沿生物傳感技術(shù)，在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：光學(xué)傳感方法的構(gòu)建及其在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用，納米復(fù)合材料光電化學(xué)傳感應(yīng)用研究，紙基折疊電池的制備與化學(xué)傳感應(yīng)用，新型光化學(xué)傳感分子的設(shè)計(jì)合成與分子識(shí)別研究

This project includes the knowledge of biosensing theory,protein folding process,single-molecule detection technology,fluorescence spectroscopy application,non-label detection technology,etc.Students will learn about the types and operating mechanisms of biosensors,cutting-edge biosensing technologies such as single-molecule biosensors,and submit a reasearch report at the end of the project to show their results.

Suggested Future Research Fields:

The construction of optical sensing method and its application in environmental detection

Research on application of nanocomposite photoelectrochemical sensing

Preparation and chemical sensing application of paper-based folding battery

Design,synthesis and molecular recognition of new type photochemical sensor molecules

項(xiàng)目背景

隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展我們的生活水平迅速提高，但慢性疾病、亞健康、食品安全、環(huán)境衛(wèi)生等問(wèn)題也逐漸成為社會(huì)的痛點(diǎn)。為此，中共中央國(guó)務(wù)院印發(fā)《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》，推動(dòng)了大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；早期疾病篩查可以防患于未然，但遺憾的是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室法無(wú)法滿足更精確的臨床檢測(cè)需求，以此為前提，生物傳感技術(shù)作為精密檢測(cè)分析法應(yīng)運(yùn)而生，為人類探究生命、定量分析和功能分析提供了一條新思路。

生物傳感（光電傳感）以分析化學(xué)為基點(diǎn)，吸納包含了眾多學(xué)科與頂尖技術(shù)，如：納米材料科技、微電子技術(shù)、精密儀器、仿生學(xué)、實(shí)時(shí)通訊、檢測(cè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、云端計(jì)算等，旨在發(fā)展定量分析和功能分析新方法。生物傳感具有靈敏、快速、準(zhǔn)確、便捷等特性，在生命科學(xué)研究中舉足輕重，尤其對(duì)疾病診斷與居家監(jiān)護(hù)、生物過(guò)程控制、農(nóng)業(yè)與食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染控制等科學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

本項(xiàng)目將圍繞生物傳感技術(shù)和精密分析的應(yīng)用這一國(guó)際前沿課題展開探究。

項(xiàng)目大綱介紹

生物傳感器概論：光電傳感基本工作原理，微流控芯片；發(fā)展史及技術(shù)革新驅(qū)動(dòng)力.

Introduction to biosensing.History of biosensors,motivation for improving sensor technology in medicine,typical operating principles,challenges,and microfluidic sensors.

蛋白質(zhì)折疊的生物學(xué)及醫(yī)學(xué)重要意義，蛋白質(zhì)最新研究工具.

Introduction to protein folding.Topics in this week cover why studying protein folding is important in biology and medicine,and state of the art tools used to study proteins.

單分子測(cè)量：?jiǎn)畏肿訖z測(cè)方法及在醫(yī)藥研發(fā)和疾病診斷方面的應(yīng)用.

Introduction to single molecule detection.Importance of studying single molecules will be discussed especially in the context of sensors in diagnostics and medicine.

熒光光譜應(yīng)用：熒光探針和生物醫(yī)學(xué)傳感器.

Applications of fluorescence spectroscopy.Fluorescent probes and sensors for biomedical applications.

標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)：作為基因組測(cè)序工具及醫(yī)學(xué)診斷和篩查.

Label free detection strategies.Tools for DNA sequencing will be discussed along with using similar technology for diagnostics and screening of diseases.

項(xiàng)目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

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