集思未来专题推荐——基于纳米技术增强的光学/电化学生物传感在流感筛查、血糖检测及心脑血管疾病早诊中的应用

随着全球经济发展我们的生活水平迅速提高，但慢性疾病、亚健康、食品安全、环境卫生等问题也逐渐成为社会的痛点。为此，中共中央国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》，推动了大健康产业的发展；早期疾病筛查可以防患于未然，但遗憾的是传统实验室法无法满足更精确的临床检测需求，以此为前提，生物传感技术作为精密检测分析法应运而生，为人类探究生命、定量分析和功能分析提供了一条新思路。

生物传感（光电传感）以分析化学为基点，吸纳包含了众多学科与顶尖技术，如：纳米材料科技、微电子技术、精密仪器、仿生学、实时通讯、检测技术网络化、云端计算等，旨在发展定量分析和功能分析新方法。生物传感具有灵敏、快速、准确、便捷等特性，在生命科学研究中举足轻重，尤其对疾病诊断与居家监护、生物过程控制、农业与食品安全、环境监测与污染控制等科学等领域展现出广阔的应用前景。

本项目将围绕生物传感技术和精密分析的应用这一国际前沿课题展开探究。

探微计划：BME生物医学工程专题：基于纳米技术增强的光学/电化学生物传感在流感筛查、血糖检测及心脑血管疾病早诊中的应用

开始日期: 2026-01-17

课时安排: 7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

适合人群

适合年级 (Grade): 高中生/大学生

适合专业 (Major): 生物医学工程、生物医学、分子医学、医学分析与检测、免疫学、药学、流行病学等专业和方向，或希望修读相关专业的学生；学生需要具备生物、化学和物理基础

建议选修: 化学基础理论与跨学科应用

导师介绍

Joshua教授自2006年起就职于帝国理工学院（Imperial College London），现任化学系生物传感与分析科学终身正教授。2003年Edel教授在伦敦帝国理工学院获得博士学位，研究方向为微流控系统单分子检测；随后在康奈尔大学（Cornell University）应用与物理学院进行纳米生物技术的博士后研究，同时担任东京理工学院客座教授。2005年在哈佛大学罗兰研究所（Rowland Institute at Harvard University）获得单分子生物物理学研究奖学金。 Joshua教授是英国皇家化学学会成员、欧洲研究理事会（ERC）巩固者奖获得者（奖励杰出独立科研人员）、欧洲研究理事会（ERC）启动基金获得者（奖励职业生涯早期杰出学者）。Joshua导师现已发表百余篇学术论文，受邀参加近百次学术演讲。他所创立的科研组“Edel group”，研究领域涵盖化学、化学生物学、物理学和医学，致力于研究和开发灵敏度高、轻量化的新型传感器。

他所带领的研究组近期的研究专注于以下领域：

电学和光学方法生物单分子筛选；

癌症和神经退行性病变的早期检测；

单细胞筛选；

纳米孔技术DNA测序；

电变等离子体电子学；

微流控芯片（动脉芯片）。

任职学校

帝国理工学院（Imperial College London）成立于 1907 年，总部位于英国伦敦南肯辛顿，是世界顶尖的理工医综合研究型大学之一。学校以科学、工程、医学和商学为核心领域，尤其在工程技术、生命科学、公共卫生及人工智能等方向保持全球领先。帝国理工的研究高度注重实际应用，与产业界、政府和国际组织有着紧密合作，曾推动 MRI 技术、光伏材料、量子通信等重大突破。校园虽位于伦敦市中心，但仍拥有开放式绿色空间和现代化科研大楼。学生群体国际化程度高，来自 140 多个国家，形成多元学术氛围。该校以高强度的课程和严格的录取标准著称，强调跨学科协作与创新精神。根据 QS 世界大学排名 2026，帝国理工学院位居全球第 2，仅次于麻省理工学院，是英国排名最高的大学。

项目介绍

本项目将深入探讨生物传感器及其在生物医学工程中的广泛应用。首先，我们将详细解析生物传感的基本原理，涵盖荧光传感和紫外光传感的工作机制及其在检测中的应用。随后，课程将重点介绍酶联免疫吸附测定法（ELISA）的操作原理及其在临床和研究中的应用。我们还将探讨纳米技术如何增强生物传感器的性能，提升其灵敏度和特异性。课程的最后部分将通过具体案例研究，展示生物传感器在阿尔茨海默症、帕金森病以及流行病快速检测中的创新应用。通过本课程，学生将掌握先进的生物传感技术，培养在生物医学工程领域解决复杂问题的能力。在项目结束时提交项目报告，学生将进行成果展示。

项目大纲

仪器分析与生物传感器概论 Introduction to biosensing

紫外可见吸收光(UV-Vis)分析法 UV-Vis Spectroscopy： Diagnostics, lateral flow tests, color tests

荧光探针传感器（Fluorescent probes)：荧光探针及传感器在生物医学领域的应用. Applications of fluorescence spectroscopy. Fluorescent probes and sensors for biomedical applications.

非标记检测技术（Llabel Free Detection）：作为基因组测序工具及医学诊断和筛查. Label-free detection strategies. Tools for DNA sequencing will be discussed along with using similar technology for diagnostics and screening of diseases.

酶联免疫抗原检测法（ELISA）原理及其在病毒检测、DNA测序方面的应用

微流控传感器分析 Analysis of microfluidic sensors

项目回顾与成果展示Program Review and Presentation

论文辅导 Project Deliverables Tutoring

项目收获

7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习 共125课时；

项目报告；

优秀学员获主导师Reference Letter；

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导（可用于申请）；

结业证书；

成绩单；

LASER Award in Research Skills for Academic Study官方证书并转换8 UCAS Tariff Points（可选）。