基于低维碳纳米材料场效应管的生物传感新方法研究

低维碳纳米材料，如单壁碳纳米管、石墨烯，具有优异的电学特性，用其构建新型生物化学传感系统已成为当前热门的研究领域。 本项目拟用低维碳纳米材料，如石墨烯纳米带，构建场效应晶体管传感基底，探索低维碳纳米材料场效应管的可靠构建方法及电学性能。 在此基础上，综合纳米生物技术，建立基于免疫反应、核酸适配体等的新型纳米生物传感界面构建方法，发展超快速、高灵敏、高特异及超低噪音背景的新型生物传感技术与器件，探索低维碳纳米材料场效应管生物传感方法学与技术方面的基础性问题，为高性能场效应晶体管生物传感技术与器件的研究提供理论与技术依据，并解决疾病诊断、环境与食品监测、药毒物检测等相关重要问题。 研究成果有广泛的理论价值与应用前景。

经过三年的研究，基本完成了本项目的研究目标。在本项目的资助下，主要取得了以下研究成果：（1）发展了一种简便的制备石墨烯纳米带的新方法，制备了高质量的石墨烯纳米带，并构建了石墨烯纳米带场效应晶体管传感器件；（2）以DNA/单壁碳纳米管之间的作用为基础，系统研究了几种表面活性剂与碳纳米管之间的作用特性，并用于溶液中表面活性剂的传感检测；（3）基于DNA/碳纳米颗粒之间π-π堆积和静电排斥作用，发展了一种新的DNA甲基化酶传感检测方法；（4）结合核酸适配体与单壁碳纳米管的作用特性、单壁碳纳米管对荧光染料的淬灭特性、以及铕离子配合物的长荧光寿命特性，发展了一种非标记、操作简便的蛋白质时间分辨荧光检测新方法；（5）结合核酸适配体与石墨烯的作用特性，发展了一种简便、灵敏的生物小分子ATP的传感检测新方法；（6）基于氧化石墨烯对螺吡喃衍生物探针的吸附作用及识别响应的协同催化效应，发展了一种简便、灵敏、快速的氟离子检测纳米探针；（7）结合核酸适配体与三链DNA探针的特性，发展了一种灵敏、通用的纳米金热点表面增强拉曼生物传感新方法，为场效应生物传感体系的构建提供了新的思路。. 已发表SCI论文23篇（其中J. Am. Chem. Soc. 1篇，Anal. Chem. 8篇，Chem. Commun. 7篇）；中国发明专利授权1项，正在申请1项（一种制备石墨烯纳米带的新方法）；获得“高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖”一等奖一项（第四完成人）；获得2013年度教育部“新世纪优秀人才支持计划”资助；已毕业硕士研究生3名，在读硕士研究生7名，参与培养博士研究生4名。. 基于低维碳纳米材料的场效应管器件的构建，及基于低维碳纳米材料与一系列生化分子作用特性的传感识别策略的系统研究，为将来基于低维碳纳米材料场效应生物传感的进一步发展打下了坚实基础，相关工作将继续开展。