基于高通量微型生物反应器高灵敏在线荧光化学传感器研究

高通量微型生物反应器的研究在国内仍是方兴未艾，高灵敏在线测量pH、溶解氧（DO）等重要参数的微型传感器仍是发展瓶颈。本项目围绕荧光分子－主客体－微环境检测，充分发挥化学荧光探针研究信号转导的优势，开展多尺度传感器的构筑；采用共价键桥连、活性聚合物以及自组装等多种渠道，通过双激发、双发射或引入一个相对独立内标的荧光单元（FR），构建新型多通道、比值型荧光传感膜；发展吡喃菁类（DCM）、还原深蓝、苝类衍生的近红外发生团，构建新型波段在650-900 nm区域的近红外荧光传感膜；通过荧光单元和基体材料的选择，优化识别荧光单元的共价固定法，解决荧光传感膜的成膜性、膜的通透性、亲水性和溶涨等一系列制约微型化反应器实际应用的问题。发展具有我国自主知识产权的特异性、高灵敏性化学传感与探针等新原理、新技术，推动化学荧光传感器在微型生物反应器及其他微环境测试中的发展，并寻求新的突破。

利用共聚、活性聚合物和自组装构建近红外（650 – 900 nm）区域比值型荧光传感膜。研究重点放在基体材料的选择及构筑。考虑到微型生物反应器培养基是水溶液特征，采用改性的聚乙烯醇、聚丙烯酸羟乙酯或活性聚酯作为构建的基体，通过共价键固定荧光识别单元，发展具有好的成膜性、氧分子等膜的通透性传感膜，并解决浸析、光电漂白、亲水性和溶涨等一系列制约实际应用的问题，并实现与低成本广泛实现NIR光纤和半导体技术相匹配。主要创新性工作：(1) 创新地构建了含序列等功能的分子逻辑门及长波长近红外荧光探针，揭示了新型红光的喹啉腈类聚集诱导荧光增强（AIE）现象，美国化学会“Noteworthy Chemistry”的电子周刊进行Highlight报道，认为克服了现有AIE短波长的缺陷，成功拓展了AIE体系；(2) 系统地探讨将具有六元环的荧光团引入二噻吩乙烯的烯桥，突破传统六元环烯桥闭环体不稳定观念，发展了新型自组装、荧光可控、光响应的光致变色材料 ；(3) 采用丝网印刷，利用氧淬灭型的磷光单元（Pt卟啉、Ir配位物）发展溶解氧（DO）在线检测薄膜传感器，作为微生物反应器的pH、DO的非接触式光电化学检测源头技术，参与2013年启动的科技部国家重大科学仪器设备开发专项。.该项目已在已在Chem. Soc. Rev. (Review article 1篇)、Chem. Comm. (Feature article 1篇)等发表综述文章，先后在Angew. Chem. Int. Ed.(2篇)、J. Am. Chem. Soc. (1篇)、Chemical Science (2篇)、Chem. Comm. (8篇)、Chem. Eur. J. (2篇)、ACS Applied Materials & Interfaces (4篇)、Macromolecules (1篇)等国际主流有影响的SCI收录学术刊物上发表了相关工作37篇学术论文，影响因子大于5的有22篇， 3项中国发明专利授权。先后在北京召开的“Asian- European Symposium on Organic Optoelectronics等邀请报告7次。另外，博士生郭志前获得全国优秀博士生论文提名奖（2012年），博士生吴永真顺利通过校博士培优计划，博士生靳鹏伟获得校博士培优计划。