一、开始日期: 2022-12-10

二、课时安排: 7周在线小组科研+5周论文辅导

三、适合人群

适合年级 (Grade): 高中生/大学生

适合专业 (Major): 应用化学、化学分析、化学统计学、化学工程、物理化学；材料科学、电子学、仪器科学与技术、临床医学等专业，或希望修读相关专业的学生；

学生需要具备化学、物理基础

四、导师介绍

Joshua

帝国理工学院 Imperial College London (IC)终身正教授

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）

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

五、任职学校

帝国理工学院（Imperial College London)位于英国伦敦，是一所主攻理学、工学、医学和商学的世界公立研究型大学。帝国理工学院是世界较具创新力大学之一，与剑桥大学、牛津大学、伦敦大学学院、伦敦政治经济学院并成为“G5超级大学”，在2019年QS世界大学排名位列第8，英国第3。化学工程在世界范围内享有盛誉。

六、项目背景

随着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，吸纳包含了众多与技术，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、、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。

七、项目介绍

项目内容包括：生物传感（光电传感）基本原理、蛋白质折叠机制与检测、单分子检测技术、荧光光谱应用、非标记检测技术等。

学生将通过项目了解生物传感器的类型和运作机制，掌握单分子生物传感器等前沿生物传感技术，在项目结束时提交项目报告，进行成果展示。

个性化研究课题参考：光学传感方法的构建及其在环境检测中的应用，纳米复合材料光电化学传感应用研究，纸基折叠电池的制备与化学传感应用，新型光化学传感分子的设计合成与分子识别研究

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

八、项目大纲

生物传感器概论：光电传感基本工作原理，微流控芯片；发展史及技术革新驱动力.

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

蛋白质折叠的生物学及医学重要意义，蛋白质较新研究工具.

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.

单分子测量：单分子检测方法及在医药研发和疾病诊断方面的应用.

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

荧光光谱应用：荧光探针和生物医学传感器.

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

标记检测技术：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.

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

论文辅导 Project Deliverables Tutoring

九、项目收获

1、7周在线小组科研学习+5周论文指导学习 共125课时+不论文指导

2、学术报告

3、学员获主导师Reference Letter

4、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）

5、结业证书

6、成绩单

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