生物传感器前沿科学家介绍——永远教授

　　永远教授，英文名Yong J Yuan，1964年出生于上海，澳大利亚国籍，现任职西南交通大学教授。

　　留学经历

　　永远教授于1981年就读中国海洋大学海洋化学专业，1992年到澳大利亚皇家墨尔本理工大学读硕士，分析化学专业，1995年在澳大利亚西悉尼大学读博士，化学（生物传感器）专业。

　　永远教授分别在新西兰、澳大利亚、日本、美国和德国等大学及科研院所从事科研与教学工作，从化学到材料科学，从蛋白质形成机理到微生物学，再到生物传感器，经历了跨学科的知识积累。

　　技术开展

　　1996年永远教授开始研究石英晶体微天平（QCM），2003年SARS病毒的出现使永远教授有了用QCM来快速诊断SARS的想法，永远教授想到可以通过QCM谐振来区分病毒的特异性和非特异性。2007年，永远教授在新西兰发表了关于分子键裂理论的第一篇实验文章，并做出了第一台原型机。此时永远教授决定回到中国，将这一科技成果产业化来报效祖国。2008年永远教授进入西南交通大学之后，经过了两次自然基金的支持。2012年永远教授发表了一个系统的分子键裂理论文章，此时分子键裂理论彻底成型。永远教授在西南交通大学先后做了五代原型机，此类原型机及其生物芯片已成功地实施了COVID-19病毒检测评估，目前永远教授正在推进第六代原型机的研发，而第六代原型机有望区分鉴别病毒变异种与活性。

　　技术先进性

　　发展具有高度特异性识别特征的痕量免疫分析测试的先进生物芯片技术，在生物分子间相互作用研究、生物分子的检测和灾害性生物物质的实时、在线、痕量分析等方面具有重大意义。此项成果的转化应用和技术开发将孕育出新型医疗诊断产业，促进生物医学等学科及相关产业的发展。基于压电石英晶体分子键裂原理，利用压电晶振对特异性和非特异性键裂进行区分，世界上除了永远教授团队外，仅有两个团队对此进行了报道。英国剑桥大学化学系的研究小组仅仅报道了电噪音信号，但没有谐振器共振频率变化的信号；而瑞典Chalmers技术大学应用物理系的Höök研究小组无法以压电谐振器诱导键裂，原因归结于晶体振荡振幅不足。

　　分子键裂扫描以亲合力的大小，区分生物样品中的特异性与非特异性的生物分子亲合。被测生物样品的复杂性时常对生物检测带来非特异性干扰，但分子键裂扫描不仅能快速消除分析诊断过程的非特异性干扰，还能系统地提供生物亲合力谱图；尤其是采用广谱抗体（或称抓手）对同类被测物进行亲合作用，达到一次扫描过程诊断同类多种被测物。基于分子键裂技术的生物芯片与免疫学法检测手段（如：ELISA）比较，分子键裂技术优势明显，只需一步就可实现生物检测，无需：（1）孵育和清洗或洗脱过程，将检测时间从几小时甚至几天缩短至几分钟；（2）反抗体或酶、荧光素、清洗或洗脱等试剂。省去繁琐ELISA过程，低成本实现蛋白、病毒、细菌等物质痕量、准确和快速检测。

　　自2019年至今，COVID-19病毒的爆发已经影响了人民的生活，而现有COVID-19核酸检测手段耗时、繁琐，无法实施实时原位快速诊断，导致大量重症病人没能得到及时和针对性的急救。

　　永远教授原创性地以“冠状病毒表面刺突蛋白（以下简称刺突蛋白）”为切入点，无需对COVID-19内RNA扩增或病毒毒株培养，通过能与刺突蛋白亲合的分子受体，实现实时原位冠状病毒的快速诊断（5至10分钟）。对SARS-CoV-1和MERS-CoV等同类β冠状病毒表面刺突蛋白的类似分子受体亲合，使基于分子键裂技术的生物芯片，通过独辟蹊径的原创性COVID-19快速诊断技术更具有拓展性。通过定量分析刺突蛋白与生物芯片表面“抓手”亲合力的大小，基于分子键裂技术的生物芯片不仅能区分COVID-19活病毒或灭活病毒，还可鉴别不同类型COVID-19变异毒株病毒颗粒。2021年8月19日至21日，永远教授带领团队研究生在绵阳市游仙区疾控中心P2+实验室成功地对《生物芯片和扫描仪的COVID-19抗原快速检测技术》进行了评估，四川农业大学动物医学院的伍锐副教授评价为：特异性和灵敏度都高于现有技术。下一阶段评估工作将在国家认可的P3实验室，实施COVID-19操作。