贵金属-聚合物复合纳米线负载型纳米马达的研制与高效生物传感应用

纳米级检测探针的发展对实现分子水平的实时监测具有重要意义。本项目结合纳米线模板生长技术和电化学沉积方法，通过两种或两种以上贵金属和导电聚合物的定向交替电化学沉积，制备贵金属合金-导电聚合物复合纳米线；利用贵金属纳米材料对过氧化氢的不同催化性能，设计合成基于不同驱动效应与驱动能力和具有良好自主运动性能的纳米马达；通过化学交联，在聚合物表面定向负载生物分子，制备纳米级生物检测探针；以聚合物表面负载的生物分子与目标生物分子亲和识别而引起的纳米马达速度变化为检测信号，研制聚合物负载型马达式生物传感器件，建立"速度式"检测与生物传感新原理，实现目标分子的"竞跑式"检测。本项目工作将提出新的负载型纳米马达和新的分析原理，为生物分子的动态传感提供新方法，为新型纳米级检测探针的设计和新型生物传感技术的发展提供新途径，并对生命分析化学的发展与学科交叉具有促进作用。

在青年基金资助下，本项目已完成既定研究，取得了一系列成果：通过结合模板生长技术和电化学沉积方法，研制了2种负载聚合物的多层空心管微米马达，通过对外层聚合物的生物修饰，制备了2种马达式生物传感器，基于运动速度及标记计数的双信号输出方式，实现了肿瘤标志物、细菌的原位、可视化识别及检测；还制备了一系列功能化纳米信标探针，结合酶催化放大、银的在位沉积反应和DNA放大技术，发展了6种高灵敏的电化学免疫分析方法、2种化学发光免疫分析方法和1种化学发光免疫传感阵列；进一步把邻位诱导效应和DNA在位组装引入免疫分析，发展了5种简单便捷、快速、高灵敏的蛋白质分析方法。本项目所制备的聚合物微米马达及其马达式生物传感器，对于新型复合微纳米马达的制备及其表面生物功能化、马达式传感器的动态识别及选择性的研究、信号提取及输出方式、对生物分子的定性、定量检测等具有重要意义。另外，本项目所提出的多种免疫分析方法为高效的功能化纳米信号探针的制备、高灵敏免疫分析方法的构建、高通量免疫传感阵列及分析方法的设计、一步法便携式蛋白质检测方法的发展提供了新途径。上述工作在Anal. Chem., Biosens. Bioelectron., Sci. Rep.,等SCI期刊上发表论文17篇（其中影响因子>5.0刊物12篇），被Chem. Rev., ACS nano, Anal. Chem.,等SCI刊物他引48次，申请发明专利3件，出版译著1部，英文专章1章，部分成果获2013年教育部自然科学一等奖（编号2013-017）。综上所述，本研究拓展了生物传感分析方法，有力提升了青年负责人的独立研究水平，达到了预期目的。