實(shí)現(xiàn)化學(xué)和生物變化過程的實(shí)時監(jiān)測對工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域的科學(xué)研究和相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平提升都具有重要意義。然而，囿于技術(shù)手段的匱乏，尚無法實(shí)現(xiàn)對諸如異相合成與分解、海水中抗生素/納米材料的抑菌、奶制品發(fā)酵、血液中微生物增殖、活性污泥法水處理等復(fù)雜體系中化學(xué)和生物過程的在線監(jiān)測，嚴(yán)重妨礙對這些生化過程進(jìn)行精準(zhǔn)地研究。

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所漁業(yè)環(huán)境與生物修復(fù)研究室曲克明研究員團(tuán)隊在化學(xué)與生物傳感器方面經(jīng)過近十年的研究積累，在理論與應(yīng)用研究取得了階段性重大進(jìn)展。通過理論研究和應(yīng)用實(shí)踐，團(tuán)隊創(chuàng)建并完善了高通量非接觸電導(dǎo)在線檢測方法。根據(jù)該方法開發(fā)的自動化監(jiān)測技術(shù)兼有光學(xué)和電化學(xué)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使得準(zhǔn)確、高效、實(shí)時記錄復(fù)雜體系中化學(xué)和生物過程成為可能，從而為解決上述國際上眾多領(lǐng)域中普遍性存在的難題提供了途徑。研究成果發(fā)表在《Analytical Chemistry》（IF=6.350，2018，第一作者張旭志，通訊作者曲克明）、《Biosensors & Bioelectronics》（IF=10.257，2019，第一作者張旭志，通訊作者曲克明）、《Microchimica Acta》（IF=6.232，2020，第一作者張旭志，通訊作者曲克明）、《Journal of Hazardous Materials》（IF=9.038，2021，第一作者張旭志，通訊作者曲克明）等知名學(xué)術(shù)期刊上。

圖1 八通道電子微生物生長傳感器工作原理示意圖

圖2 測定納米材料在實(shí)驗(yàn)室理想液體及實(shí)際環(huán)境復(fù)雜介質(zhì)中抑菌效應(yīng)的普適性方法

在應(yīng)用技術(shù)方面，團(tuán)隊已申請國家發(fā)明專利6項（獲得授權(quán)3項）、PCT專利1項（已經(jīng)進(jìn)入美國，實(shí)審中）。發(fā)明專利“一種鹽酸環(huán)丙沙星含量的檢測方法”于2020年轉(zhuǎn)讓給青島谷峰實(shí)驗(yàn)儀器有限公司進(jìn)行轉(zhuǎn)化；“一種自動記錄大腸桿菌生長曲線的裝置及應(yīng)用方法”和“一種氣動攪拌裝置及使用方法”獲得專利授權(quán)。

在儀器裝備方面，團(tuán)隊自主研發(fā)的“微生物生長傳感器”獲得了第二十二屆中國國際高新技術(shù)成果交易會優(yōu)秀產(chǎn)品獎。旨在加速推進(jìn)該成果產(chǎn)業(yè)化的山東省重點(diǎn)研發(fā)計劃（重大科技創(chuàng)新工程）項目“渤海生態(tài)環(huán)境中納米材料的安全評價技術(shù)與裝備研究”獲得了優(yōu)先支持（項目由青島眾瑞智能儀器股份有限公司牽頭，總經(jīng)費(fèi)5000萬元，執(zhí)行期為2020年12月-2023年12月）。

圖3 成果獲得優(yōu)秀產(chǎn)品獎證書

化學(xué)與生物過程的電容耦合非接觸電導(dǎo)響應(yīng)理論建設(shè)及相應(yīng)智能儀器裝備、應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)將為洞察科研、生產(chǎn)和生活中諸多原本難以企及的自然規(guī)律提供精準(zhǔn)的分析平臺。基于現(xiàn)有研究成果，曲克明團(tuán)隊將繼續(xù)開發(fā)多種專用、半通用和通用性自動化儀器及應(yīng)用技術(shù)，為解決更多領(lǐng)域內(nèi)的難題而繼續(xù)探索，也為提升我所在國際科研界的知名度做出更多積極貢獻(xiàn)。