石墨烯在生命分析化学中的应用基础研究

石墨烯（graphene）是单层原子厚度的碳原子层，是近年才被发现的准二维碳原子晶体，被认为是富勒烯、碳纳米管、石墨的基本结构单元。本项目拟借鉴碳纳米管、碳纳米纤维、碳量子点等碳纳米材料在生命分析化学中应用的成功经验，利用石墨烯的独特性能，建立基于石墨烯的生命分析新方法和新技术。研究内容和目标包括：（1）以石墨烯为载体，吸附DNA、蛋白质等生物分子，获得新型纳米探针，建立DNA、蛋白质检测的新方法；（2）以石墨烯为分子信标的载体，建立活细胞中mRNA检测的新方法；（3）建立构建石墨烯修饰电极的方法，实现石墨烯修饰电极在生命电分析中的应用；（4）研究石墨烯的吸附性能，实现石墨烯在有机小分子、生物大分子固相萃取中的应用；（5）研究石墨烯作为药物和基因载体的可能性，建立基于石墨烯的药物载体模型。

本项目按照项目任务书，开展了基于石墨烯的生命分析新方法研究，也同时开展了其它功能纳米材料在生命分析中的应用研究。取得的主要研究成果包括：（1）以石墨烯为载体，结合DNA、蛋白质等生物分子，获得了新型纳米探针，建立了DNA、蛋白质检测的新方法；（2）以石墨烯为分子信标的载体，建立了活细胞中mRNA检测的新方法；（3）将核酸适体与介孔二氧化硅结合构建了一种新型的刺激响应材料；（4）构建了多种信号放大的生物传感器，用于癌症标志物的检测。本项目共发表SCI论文21篇，包括Angew Chem Int Edit 1篇、J. Am. Chem. Soc. 1篇、Anal. Chem. 3篇。研究成果被Nature China和ACS Chem. & Eng. News选为研究亮点报道。