实现化学和生物变化过程的实时监测对工业、农业、食品、环境、医药等众多领域的科学研究和相关产业技术水平提升都具有重要意义。然而，囿于技术手段的匮乏，尚无法实现对诸如异相合成与分解、海水中抗生素/纳米材料的抑菌、奶制品发酵、血液中微生物增殖、活性污泥法水处理等复杂体系中化学和生物过程的在线监测，严重妨碍对这些生化过程进行精准地研究。
中国水产科学研究院黄海水产研究所渔业环境与生物修复研究室曲克明研究员团队在化学与生物传感器方面经过近十年的研究积累，在理论与应用研究取得了阶段性重大进展。通过理论研究和应用实践，团队创建并完善了高通量非接触电导在线检测方法。根据该方法开发的自动化监测技术兼有光学和电化学技术的优点，使得准确、高效、实时记录复杂体系中化学和生物过程成为可能，从而为解决上述国际上众多领域中普遍性存在的难题提供了途径。研究成果发表在《Analytical Chemistry》（IF=6.350，2018，第一作者张旭志，通讯作者曲克明）、《Biosensors & Bioelectronics》（IF=10.257，2019，第一作者张旭志，通讯作者曲克明）、《Microchimica Acta》（IF=6.232，2020，第一作者张旭志，通讯作者曲克明）、《Journal of Hazardous Materials》（IF=9.038，2021，第一作者张旭志，通讯作者曲克明）等知名学术期刊上。
图1 八通道电子微生物生长传感器工作原理示意图
图2 测定纳米材料在实验室理想液体及实际环境复杂介质中抑菌效应的普适性方法
在应用技术方面，团队已申请国家发明专利6项（获得授权3项）、PCT专利1项（已经进入美国，实审中）。发明专利“一种盐酸环丙沙星含量的检测方法”于2020年转让给青岛谷峰实验仪器有限公司进行转化；“一种自动记录大肠杆菌生长曲线的装置及应用方法”和“一种气动搅拌装置及使用方法”获得专利授权。
在仪器装备方面，团队自主研发的“微生物生长传感器”获得了第二十二届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖。旨在加速推进该成果产业化的山东省重点研发计划（重大科技创新工程）项目“渤海生态环境中纳米材料的安全评价技术与装备研究”获得了优先支持（项目由青岛众瑞智能仪器股份有限公司牵头，总经费5000万元，执行期为2020年12月-2023年12月）。
图3 成果获得优秀产品奖证书
化学与生物过程的电容耦合非接触电导响应理论建设及相应智能仪器装备、应用技术的开发将为洞察科研、生产和生活中诸多原本难以企及的自然规律提供精准的分析平台。基于现有研究成果，曲克明团队将继续开发多种专用、半通用和通用性自动化仪器及应用技术，为解决更多领域内的难题而继续探索，也为提升我所在国际科研界的知名度做出更多积极贡献。
