2019年12月10日,由中国石油和化学工业联合会主办的“全国石油和化工大会”在人民大会堂隆重召开。由樊江莉教授等领衔完成的项目“生物荧光成像染料及应用”,获2019年中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖。
生物医药及高性能医疗器械是“中国制造2025”提出的重点突破领域之一,许多关键技术和设备长期被国外垄断,如五分类血液细胞分析系统,作为临床血液检测的基础设备,被列在“中国尚未掌控的核心技术清单”第15位。其关键难点,是开发具有血液细胞分类选择性的荧光成像染料。本项目围绕生物医学用靶向性染料分子结构与性能关系,开展了如下创新工作:
1. 发展了增强激发态电子转移的染料分子设计方法:基于“增强型PET”机理设计超灵敏次氯酸荧光识别染料,大大降低了背景荧光(ΦF 0.098→ 0.006)干扰,检测限从文献报道的μM降至0.56 nM,响应时间快至1秒,实现了通过检测细胞自身次氯酸水平来识别癌细胞。获得中、美、日、欧等发明专利授权。
2. 发明了靶向肿瘤细胞的荧光识别染料:提出用抑制剂作为PET猝灭基团和癌细胞标志酶识别基团,得到了COX-2专一性识别的荧光染料,可以选择性地点亮肿瘤细胞中的高尔基体(ΦF 0.013→ 0.39),实现了肿瘤细胞与非肿瘤细胞的荧光区分。获得中、美、日、欧洲专利授权。
3. 发明了活细胞DNA近红外荧光识别染料:选择性与DNA小沟槽结合后荧光量子产率增强97.3倍,远高于商业化染料(溴化乙锭,13.5倍),实现在活细胞荧光成像中对细胞核特异性染色以及流式细胞术中对DNA定量检测。获得中、美专利授权。
以上研究成果为核心技术,在细胞核酸荧光染色检测技术等方面取得突破,授权21件国内外发明专利,形成了自主知识产权。实现对白细胞幼稚细胞、网织红细胞、有核红细胞和体液细胞的定量检测,打破国际公司的技术垄断,填补国内技术空白,达到世界一流水平。基于核心技术与深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司合作,推出高端高性能血液细胞分析仪系列产品,填补国产高端检验产品的空白,降低医院20%~30%以上的采购成本;进而为降低患者医疗成本,推进高端技术加速进入常规检验项目,加速血液检验项目在临床的应用,为改善和提高诊疗水平提供准确、可靠的依据。
截止目前,基于本成果优化的近红外荧光染料创制的高端“五分类血液细胞分析系统”已销售5000余台,>30%进入国际市场,荧光染料试剂 >12亿元。在国内700多家三级医院及2400多家医疗机构应用,迫使数家国外公司产品退出中国市场;出口100多个国家和地区,在上千家医院获得应用。
因此,项目瞄准民生重大需求,通过染料荧光探针的原理创新、关键染料创制、产业联动创新,形成了性能国际领先的血液细胞分析系统,有力推动了我国在该领域从被垄断到国际一流的跨越。