[01542947]电化学生物传感界面的构建、性能研究及应用

主要内容：分析科学是现代生命科学的“眼睛”。基于生物识别的高度专一性与电化学信号检测的放大作用相结合的电化学传感器在现代生物学、环境科学、医学等领域有着广阔的应用前景。传感界面的设计与构建是电化学传感器的核心。构建高效传感界面仍面临如下挑战：新型优异传感材料的开发；材料与信号单元或生物分子组装；传感界面的性能与材料结构、组成及组装手段之间的规律性研究。该项目依托4项国家自然科学项目开发系列碳基、金属、分子印迹聚合物和DNA基等新型纳米复合材料，通过静电作用、共价键合、电沉积等技术组装生物分子或信号单元，构建具备显著信号放大能力、识别性能及高稳定性的电化学传感界面；考察并探讨界面性能与作用机理；制备多种高灵敏、高选择、高稳定的生物传感器并探索其实际应用。科学发现点：利用聚多巴胺膜的强吸附性与纳米材料复合共筑免疫传感界面，开创高稳定、电子传递快、信号增敏的聚多巴胺基传感器对肿瘤标志物的检测的新时期。创建识别性强、灵敏度高、导电性好的三维网状表面分子印迹聚合物界面，实现对多巴胺的特异性快速识别和高灵敏检测。首次利用聚多巴胺复合物开发新型酶直接电子传递界面，展现出优越的电催化性、存储操作性和稳定性，开启聚多巴胺基复合材料在构筑酶直接电子转移界面的新局面。创建新型电子媒介体纳米复合传感界面，显示出独特的电催化及信号放大能力，对生物分子检测具有显著的灵敏性和选择性，揭示其电催化放大的作用原理。创建基于DNA构象变化的复合纳米信号放大界面，开创了电化学传感界面的构建新途径。科学价值：聚多巴胺复合金属纳米免疫传感界面成功用于白细胞介素-6的灵敏检测，对肿瘤标志物临床诊断具有良好的潜在应用价值。在纳米基底上电沉积构筑具有高比表面积、导电性和印迹位点容量的三维网状印迹聚合物传感界面，为表面印迹传感界面的构建提供新思路。聚多巴胺-碳纳米管-银纳米复合膜构建酶直接电子转移界面保持良好的酶生物活性的同时实现其快速电子转移，为其他贵金属纳米结构-电化学蛋白质体系的实现奠定基础，为发展生物传感器和生物燃料电池提供新的理想平台。创建性地构筑多种电子媒介体纳米复合传感界面，显著提高界面的电子传递功能和电催化能力；探讨高效特性和机理，为深入研究电子媒介体界面传感机理及其应用拓展提供支持。DNA组装与纳米材料复合构建信号放大传感界面，具有高灵敏度、稳定性、可控性，为拓展DNA在生物分析应用中提供了新的途径。同行引用及评价：8篇代表作中单篇他引次数最高为85次，其中有6篇他引次数大于45次。20篇主要论文总他引次数为850次，其中影响因子大于6的文章有8篇，被国际化学权威综述Chem. Soc. Rev. (IF 33.383), Chem. Rev. (IF 46.568)引用的有6篇，被国际分析化学权威综述TRAC引用的有1篇，其中Chem. Rev., (2014,114,5057-5115)正面完整地评价了课题组有关聚多巴胺基传感界面的系列工作。