2021-12-09

挑战杯回顾 | 芷兰知香,怀情仰望;脚踏实地,不负韶光——老年常见病早期诊断传感器团队介绍

作品介绍

 

我国老龄化形式严峻,中国发展研究基金会于2020年6月发布的 《中国发展报告2020:中国人口老龄化的发展趋势和政策》预测,中国将在2022年左右实现向老龄社会的转变,5年后“65岁+”人口将破2亿。

中国人口老龄化趋势

 

人口老龄化必然会加重医疗负担,很多老年常见病,往往因为发现不及时而错过了最佳的诊疗期。目前临床上相应的诊断方式存在有创、无法兼顾灵敏性与特异性等缺陷,因此开发精准的诊断方法对明确诊断、尽早临床干预具有重要意义。

 

本作品针对老年常见病开发出一套便携式可居家使用的老年常见病早期精准诊断传感器,该传感器基于纳流体原理,通过阵列化栅控,可实现复杂样本中目标生物标志物分子从背景杂质中分离、在特定位置上的快速高倍数富集及检测。整个分离、富集和检测的过程不受震动等环境因素干扰,且能够操作复杂多体系生物样本,可以实现生化靶标的高倍数富集和高灵敏度检测,具有无创、检测成本低、响应时间快、样品及试剂消耗量少等优势,具有很好的应用价值。

传感器实物图

 

团队成员

 

郭业昌,北京大学信息科学技术学院微电子学与固体电子学专业2018级直博生,导师王玮教授,研究方向为纳流体/医疗传感。曾获北京大学社会工作奖、优秀科研奖、实践公益奖、2020大学生机械工程创新创意大赛-微纳传感技术与智能应用大赛决赛优秀奖、北京大学第二十九届挑战杯正赛一等奖等荣誉,相关论文发表在Nanoscale、Microsystem&Nanoengineering、MicroTAS等期刊及领域内顶级会议上。

 

周晔,北京大学信息科学技术学院微电子学与固体电子学2018级直博生。曾获北京大学三好学生、优秀学生干部、北京大学第二十九届挑战杯正赛一等奖等荣誉,曾担任北京大学信息科学技术学院研究生会副主席、信科学生团委副书记。研究方向为红外热成像系统、APD探测器阵列等专用集成电路设计,发表EI会议2篇,申请专利2项。

 

浑婷婷,北京大学信息科学技术学院微电子学与固体电子学专业2018级博士生,导师王玮教授,研究方向为生物/临床微纳传感系统。在校期间获得博士生国家奖学金、北京大学校长奖学金、北京大学校级三好学生、北京大学优秀科研奖、2020大学生机械工程创新创意大赛-微纳传感技术与智能应用大赛决赛优秀奖、北京大学第二十九届挑战杯正赛一等奖等荣誉。目前以第一作者发表 SCI 论文及领域内顶级会议论文 6 篇,以学生第一位申请发明专利 6 项,其中3项授权。

 

徐涵,北京大学信息科学技术学院2020级博士生。导师金玉丰教授、王玮教授,博士研究方向为有机聚合物微纳加工及大规模高性能柔性电子。致力于研究Parylene MEMS的性能优化、工艺开发和应用探索。依托北京大学微纳加工实验室,基于聚合物微纳加工工艺,从理论研究、仿真优化、工艺验证和器件设计等角度进行硅基高性能大规模柔性电子的设计、开发和制备。共发表SCI论文3篇,EI会议5篇。

 

星辰大海,永不止步

王玮,博导,北京大学教授。现任微米/纳米加工技术国家级重点实验室常务副主任,北京大学微纳电子学系副主任,北京大学集成微纳系统(MEMS)研究所所长。领域顶级国际会议IEEE MEMS(2015、2016,国内第4位)、Transducers(2019)的执行技术委员会委员。长期从事面向临床诊疗应用的微纳系统技术研究,发表SCI检索期刊论文50余篇,领域顶级国际会议50余篇,授权、申请发明专利及软件著作权20余项,包括美国专利1项、PCT专利1项;受邀在包括IEEE Sensors、IEEE、EMBC 等20余个国际会议作邀请报告。

 

 

参赛感悟及收获

 

参加本次挑战杯我们四个人都有了很多的收获。在这个课题的调研过程中,我们发现了老年病检测中存在的巨大挑战。而这个挑战难以通过传统的方式实现快速有效的处理。我们小组拥有丰富的生物和微加工背景,基于此我们提出了本次比赛的挑战目标:快速高效地实现老年病的精准检测。

 

针对如此一个庞大的目标,我们遇到了很多的困难和挑战。老年病的检测中指标繁复多元,怎么选取合适的检测对象就是第一重考验。第二个难题在于如何将稀少的检测对象从大量的病人样品中提取和检测出来。我们前期的科研工作中通过设计微米级别的流道装置实现了大体积样品中稀少对象的捕捉,因此,在前期研究的基础上我们针对确定了的检测对象进行了全新的结构设计。但是这个早期装置俘获的检测对象数量稀少,比例太低,检测精度难以提升。面对这个问题,检测物的大量富集方案也引入到了检测装置中。通过多次测试和结构调整,终于实现了微结构系统装置的制备和应用并初步验证了老年病检测的可行性。

 

回顾整个挑战杯的历程,我们遇到的挑战和难题远不止上述这些。但是我们小组成员发挥了各自所学,面对困难和挑战,坚持多沟通和多尝试,最终成功的解决了这一路上遇到的各个问题和挑战。过程中有因为错误设计导致的弯路,也有意料之外的惊喜收获。有多次失败后的灰心丧气,也有激情讨论后的意犹未尽。总的来说这次挑战杯的经历对我们来说也是一次很好的锻炼。就像是一次科研经历的浓缩,对我们博士课题的研究提供了宝贵的经验。

 


返回