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【人物简介】

　段教授是中组部第三批国家“千人计划”特聘专家，于2010年8月从工作了16年多的美国国家实验室回国开展相关科学研究工作，创立了分析仪器研究中心，重点研究分析化学及生命分析的新技术，新方法和新仪器。本中心以生命分析学科发展为基础，水平提升为导向，人才培养为目标，服务社会为宗旨，将科学研究与实际应用相结合，致力于解决与科学发展和民生相关的重大科学问题，将基础理论研究与工程化产业化相结合，促进科研成果转化，为国家培养实用型高端人才；组建一个具有多学科交叉，良好协同合作能力的优秀科研团队；通过多方渠道与法国、美国、西班牙等多个高校的优秀科研团队联合培养研究生，共同开展双方或多方感兴趣的相关研究工作；积极与各国际优秀公司成立联合实验室（现已成立的包括德国ltb公司，美国海洋光学公司等）。目前主要从事的研究领域包括：1、分析化学用于非侵入式医学诊断；2、新型质谱离子源与生物质谱技术；3、新型生物传感器及光纤传感技术；4、激光光谱分析技术；5、便携式分析仪器的研发。 　　自2010年8月回国至2017年4月，6年多时间已申请发明专利和实用新型专利共计70余项，发表sci论文100余篇（其中影响因子最高为46.568）。作为项目负责人承担的项目主要包括：国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金、四川省科技平台、中国原子能科学研究院项目等多个课题，总经费约5000万元。目前主要从事的研究领域包括：1、新型生物传感器；2、生物成像技术；3、非侵入式医学诊断；4、生物质谱技术；5、创新型分析仪器及激光光谱分析方法。 　　自2010年入职以来，被聘为nature出版集团scientific reports期刊编委；美国化学学会荣誉会员；中国仪器仪表学会分析仪器分会原子光谱专业委员会委员；中国化学会质谱分析专业委员会委员；四川省质谱学会副理事长，《分析化学》、《分析仪器》杂志编委会委员；《仪器与设备》杂志主编；美国能源部（doe）、食品药学部（fda）、美国国家基金委（nsf）、波兰国家基金委、中国教育部、四川省科技厅和湖北省科技厅等多个部门的特约项目评审人；多种国家级人才项目评审专家；四川省彭州市科技产业顾问，四川大学国家大学科技园战略发展顾问；科技部重大科学仪器设备开发专项项目负责人，首席专家，专家组成员和监理组组长；多次受邀撰写各种百科全书相关章节（encyclopedia of sensor、encyclopedia of mass spectrometry、和encyclopedia of plasma technology）。相关研究成果曾被“中国科学报”、“今日中国”等国内外数十家具影响力的杂志、媒体和网站关注报道。

【研究方向】

近几年主要从事以下领域的研究： （1）、新型生物传感器用于疾病标志物检测： 结合光谱分析技术，将待测物如蛋白质、核酸、细胞和重金属离子与敏感元件之间的特异性反应过程转换和放大为光电信号，构建一系列生物传感器，包括免疫传感器、光纤传感器、核酸传感器和基于细胞检测的传感器等。该方向目前重点致力于传感器信号检测装置的自主设计，检测方法的建立，开发出具有应用前景的生物化学分析技术。 本方向具体包括如下研究内容：研究基于生物免疫识别技术、具有远程检测功能的光纤传感器和具有特异性识别功能的表面等离子共振（spr）生物传感器；集成具有独创和自主知识产权的新型介孔生物芯片；开展疾病标志物传感检测，实现癌症的早期筛查和诊断；研究新型激光诱导荧光传感器——表面等离子体耦合定向发射荧光（spcef）的信号增强途径及其在生命分析领域中的应用；研究和筛选新型核酸适配体用于多种生物样品的灵敏检测；以核酸适配体为识别元件和杂交链式反应为信号放大策略，构建癌细胞膜蛋白原位分析新方法；研究新型三维纳米表面形貌及其对细胞行为的影响。 （2）、荧光动态成像、非直观超分辨成像技术研究肿瘤细胞生理生化特性： 本方向包括以下研究内容：1）细胞自噬研究。探索新型细胞成像技术用于研究人肿瘤细胞自噬的发生及其外界调控因素，研究细胞自噬与多种人类疾病发生发展的关系。例如，研究不同纳米材料对细胞自噬的干预过程及其机制；筛选化学小分子，并研究其对细胞选择性自噬的调控机制。目前，此方向的工作主要依托本中心的搭载有碟式共聚焦观测模式的活细胞工作站而开展。该仪器集多重细胞荧光成像、活细胞观测、荧光动态分析和活体组织切片荧光分析等功能于一体，可实现细胞的多参数检测。2）非直观特征偏振参数超分辨显微成像技术：利用生物组织，细胞等具有的光学各向异性，通过非直观成像技术，提取偏振参数并对其点扩散函数进行调制，从而形成非直观图像，实现超分辨检测。中心还配套拥有独立的细胞及细菌培养室、生物安全柜、荧光显微镜（含相差显微镜）、手持式细胞自动计数仪、荧光定量pcr/梯度pcr、荧光光谱仪、化学发光及凝胶成像系统和超低温冰箱等一系列用于生物样品检测、分析和处理的大型设备。 （3）、非侵入式医学诊断用于疾病检测： 在近几年非侵入式医学诊断用于疾病检测的研究工作中，课题组重点研究了呼吸气、唾液、体表液中各痕量生物标志物的可靠采样方法及gc/ms、lc/ms等标准分析方法，探讨呼吸气、唾液、体表液中各痕量组分的实时在线检测新方法，包括微等离子体分子发射光谱法、空芯光纤吸收光谱法、质子转移反应质谱技术等，以及这些分析方法用于非侵入式医学诊断的可行性。研究了呼吸气、唾液、体表液中的生物标识物与重大疾病，如糖尿病、肺癌、肿瘤等的相互关系，探索各种生物标志物用于疾病诊断的机理。开辟分析化学应用于非侵入式诊断的新方法、新途径、新领域。 （4）、新型生物质谱快检技术： 本方向专注于多种新型质谱离子源的开发，包括基于微波等离子体的常压解吸离子源（mipdi），基于直流微等离子体的常压解吸离子源（mfgdp）和微波诱导等离子体质子转移反应离子源（mip-ptr）等。开发新型离子源用于各种样品（如药片等复杂基体）中所含特征组分的快速分析、生物成像分析（药物残留与释放）、环境监测、人体疾病诊断（呼吸气和体液）、过程分析等众多领域，替代或者简化现行的分析方法。研究多种常压解吸质谱离子源（mipdi、mfgdp等）。其中，所研究的微波等离子体离子源的质谱仪（ptr-ms）特别适合对空气中的vocs成分进行在线分析，且该方法具有非常好的检测限。 （5）、创新型激光光谱分析仪器的研发与应用： 该部分工作重点是广泛开展创新型化学及生物分析仪器的研发。重点研究具有广泛应用前景的核心技术，并以此为基础研发手持式、便携式的新型仪器，提升国内分析仪器的研究水平，加快分析仪器的国产化进程，最终解决生产生活中的实际问题。重点从事激光光谱分析技术研究，包括激光诱导击穿光谱技术（libs）、激光腔衰荡光谱技术（crds）、激光诱导荧光技术（lif）的研究工作，成功研发出基于激光技术的便携式和手持式libs光谱仪以及集原子光谱与分子光谱于一身的libras光谱仪，该研究成果填补了国内外同类仪器研究领域的空白。

【研究成果】

1、突破性地实现激光诱导击穿光谱仪（libs）整机及关键部件的国产化，libs整机技术指标处于世界领先水平，建立了岩石中40多种常见元素分析方法及数据库。 　　2、创造性克服了电池驱动模式下小型激光源功率低的瓶颈难题，研发了世界首台高能手持式libs仪器。 　　3、将分子光谱的定性与原子光谱的定量优势有机结合，研发了世界首台激光诱导-拉曼光谱联用仪。 　　4、研发了环境水体直接分析用便携式微波等离子体光谱仪，成功应用于环境水体中重金属的现场监测。 　　5、开发了多种新型质谱离子源，包括基于微波等离子体的常压解吸离子源（mipdi），基于直流微等离子体的常压解吸离子源（mfgdp）和微波诱导等离子体质子转移反应离子源（mip-ptr）等，并形成多项专利。 　　6、研发了具有自主知识产权，快响应的高灵敏质子转移反应质谱仪（ptr-ms）用于实时在线监测多种挥发性有机污染物（vocs）。 　　7、研发了高灵敏离子迁移谱仪用于安检和反恐系统。 　　8、构建了多种生物传感器，并成功应用于癌细胞，蛋白，dna，小分子及金属离子的检测。 　　9、建立了荧光动态成像、非直观超分辨成像技术研究肿瘤细胞生理生化特性。 　　10、建立了非侵入式医学诊断技术，并将其用于疾病标志物的筛选及糖尿病、乳腺癌、 　　口腔癌等疾病的快速诊断研究。

【科研项目】

作为项目负责人承担的项目主要包括：国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金、四川省科技平台、中国原子能科学研究院项目等多个课题，总经费约5000万元。

【论文著作】

发表专著情况 　　1.yixiang duan,“microwave plasma mass spectrometry”,in encyclopedia of mass spectrometry,volume 5,edited by diane beauchemin,elsevier publisher,2011，invited chapter. 　　2.yongcheng liu,yixiang duan,“biosensors for pathogen detection”,in encyclopedia of sensors,edited by c.a.grimes,e.c.dickey and m.v.pishko,american scientific publishers,vol.1,pp 371-400,2006,invited chapter. 　　3.wenqing cao,ooi kiang tan,yixiang duan,ying hu,“nanomaterials syntheses for gas sensing”,in encyclopedia of sensors,edited by c.a.grimes,e.c.dickey and m.v.pishko,american scientific publishers,vol.6,pp 403-434,2006,invited chapter. 　　4.段忆翔，林庆宇，“激光诱导击穿光谱分析技术及其应用”，科学出版社，2016. 　　（三）、代表性论文发表情况 　　1. tian c.,yin j.,zhao z.,zhang y.,duan y.rapid identification and desorption mechanisms of nitrogen-based explosives by ambient micro-fabricated glow discharge plasma desorption/ionization(mfgdp)mass spectrometry.talanta.167(2017)75–85. 　　2. wei f.,wang y.,luo z.,li y.,duan y.new fndings of silica nanoparticles induced er autophagy in human colon cancer cell.scientific reports.(2017)7:42591. 　　3. zhao z.,wang b.,duan y.exploration of microplasma probe desorption/ionization mass spectrometry(mppdi-ms)for biologically related analysis.analytical chemistry.88(2016)1667-1673. 　　4. yuan x.,x.zhan,x.li,z.zhao,duan.y.matrix-assisted plasma atomization emission spectrometry for surface sampling elemental analysis.scientific reports.(2016)6:19417. 　　5. xu t.duan.y.et al.multi-elemental surface mapping and analysis of carbonaceous shale by laser-induced breakdown spectroscopy.spectrochimica acta part b-atomic spectroscopy.115(2016)31-39. 　　6. li w.,liu y.,lu x.,huang y.,li y.,cheng s.,duan y.a cross-sectional study of breath acetone based on the）diabetic metabolic disorders.journal of breath research.9(2015)1-9. 　　7. tang j.,duan.y.et al.observation and interpretation of energy efficient,diffuse direct current glow discharge at atmospheric pressure.applied physics letters.107(2015)115012. 　　8. wang x.,wei y.,lin q.,zhang j.,duan.y.simple,fast matrix conversion and membrane separation method for ultrasensitive metal detection in aqueous samples by laser-induced breakdown spectroscopy.analytical chemistry.87(2015)5577-5583. 　　9. zhang j.,duan.y.et al.novel signal-enhancing immunoassay for ultrasensitive biomarker detection based on laser-induced fluorescence.analytical chemistry.87(2015)2959-2965. 　　10. wei y.,zhang j.,wang x.,duan y.amplified fluorescent aptasensor through catalytic recycling for highly sensitive detection of ochratoxin a.biosensors and bioelectronics.65(2015)16-22. 　　11. yao j.,yang m.,duan.y.chemistry,biology,and medicine of fluorescent nanomaterials and related systems:new insights into biosensing,bioimaging,genomics,diagnostics,and therapy.chemical reviews.114(2014)6130-6178. 　　12. meng f.,li x.,duan y.chip-based ingroove microplasma with orthogonal signal collection:new approach for carbon-containing species detection through open air reaction for performance enhancement.scientific reports.4(2014)4803-4810. 　　13. wei y.,li b.,wang x.,duan y.magnified fluorescence detection of silver(i)ion in aqueous solutions by using nano-graphite-dna hybrid and dnase i.biosensors&bioelectronics.58(2014)276-281. 　　14. liang l.,zhang t.,duan y.et al.classification of steel materials by laser-induced breakdown spectroscopy coupled with support vector machines.53(2014)544-552. 　　15. jiang w.,tang j.,wang y.,zhao w.,duan y.a low-power magnetic-field-assisted plasma jet generated by dielectric-barrier discharge enhanced direct-current glow discharge at atmospheric pressure.applied physics letters.104(2014)013505.