碳氟标记的生物分子在纳米生物传感中的应用研究

本项目致力于将碳氟分子标记的生物探针引入纳米生物传感领域：利用碳氟分子间特异性的氟-氟相互作用，待生物探针分子与目标物识别结合后，在键合了碳氟链的固体基底表面实现待检物质高效的分离富集（因碳氟分子特殊的疏溶剂效应，通过简单的清洗即可消除其他无氟标物质在基底表面的非特异性吸附）；同时结合纳米材料在光、电等方面的独特性质，利用量子点的溶出伏安信号、光电纳米材料的光生电子还原金属离子产生的比色信号及电化学活性探针产生的氧化还原信号，实现对复杂生物体系中的低浓度目标物高灵敏、高选择性的检测。此项工作系多学科的交叉融合，它的顺利开展为设计发展廉价、简单、实用的新型生物传感器提供了新思路。

在本项目的资助下，研究基本按计划进行。在项目执行过程中，由于国内的生物工程公司（如宝生物工程（大连）、生工生物工程（上海））终止或不提供氟标记生物探针的定制合成服务，导致我们未按照预定计划得到氟标生物探针，因此对研究内容做出了部分调整，积极进行了纳米生物传感的新技术的探索，经过三年的研究，我们利用纳米材料（如石墨烯、量子点、纳米金）优异的性能，构筑了特殊的检测平台（双极电极）、应用新颖的信号产生方法（关-开-关），结合电化学检测技术（微分脉冲伏安法和电致化学发光技术），成功构建了多种兼具高灵敏度和选择性的生物传感器，用于肿瘤标记物和癌细胞内含物的检测，在临床和生物分析中具有一定的实用意义。具体的研究成果如下：. 利用刻蚀技术在ITO电极表面构建双分支电极平台，无标记同时检测癌胚抗原和ɑ-甲胎蛋白；量子点和纳米金会因两者间距离的远近使前者的电致化学发光（ECL）信号增强或减弱，我们利用这一现象，发展了一种基于关-开-关策略超灵敏测定凝血酶的传感器；在ITO电极表面制备了双极电极（bipolar electrode,BPE），用于腺苷的ECL测定。此传感器测定K562细胞中腺苷总量时得到的结果，与使用其他实验方法的检测结果相符。在本项目的资助下，我们还利用氧化石墨烯的两亲性能，基于空间限域的思想，成功的在石墨烯表面制备了具有超单分散性的钒酸锂纳米颗粒，这种材料在锂电储能方面表现出了优异的性能；此外，还研究了浸润性可调的表面，在油水分离方面的应用。. 该项目已发表SCI论文3篇（IF>6）。其中Chem. Commun. 1篇（封面文章）、Biosens. Bioelectron. 2篇。此外，还有两项工作处于投稿及准备中，届时将向基金委报送相关成果。. 在项目执行期间，项目负责人承担的“城市水资源与水环境国家重点实验室”开放基金顺利结题，并被评为2010年度优秀开放课题，获得后续配套经费。