现场快速电化学传感器构建及环境污染生物标志物检测

Biomarker has been applied in enviornmental pollution assessment. Point-of-care microfluidic biosensors are expected to have the following characteristics, including easy operation, rapid detection, low cost, miniaturization and high sensitivity and selectivity. In recent years, nanomaterials and micro-fabrication techniques provide more choices for the design of sensors. This work will include reagent storage in micro device, battery activation by sample or water, and sensor construction with nanomaterials. We intend to introduce multiple labels into the array electrodes for achieving multianalytes detection with carbon nanomaterials, and combine array electrodes with microfluidic chip to develop low cost, portable and simultaneous multianalytes detection device; We try to study the enhanced photoelectrochemical conversion efficiency of nano-sized Au and sensing mechanism, the aptamer or catalyzing enzyme will be compactly assembled on the surface of nano-sized Au and the mechanism between the probes and targets will also be discussed; And apply the point-of-care device on the determination of vitellogenin in fish to understand the pollution of environmental hormones.

检测生物标志物已成为环境健康的评价方法，面向现场应用的检测设备则具备操作简单、检测速度快、灵敏度高和选择性好的特点。本研究的目标是构建适用于微流控芯片的基于纳米材料的电化学分析方法，与流体自发电池一并集成于微芯片，应用于海洋滩涂环境污染生物标志物的检测。将相关试剂及元件集成于微流控芯片中，通过样品或水激发，按程序提供检测所需要的试剂和激发电源；运用碳纳米材料设计新颖的信号放大策略，将带有不同电活性物质的标记物引入到电极表面，构建纳米阵列电极集成于微流控芯片，发展多组分同时检测方法；探索金纳米材料等离子体共振大幅提高光电转化效率的规律，调控核酸适配体或催化酶在纳米金上的高密度组装，建立高效纳米金局域表面等离子体共振增强光电化学传感体系，实现超灵敏免标记的微流控芯片快速检测。将构建的现场检测设备应用于环境中内分泌干扰物生物标志物卵黄蛋白原等的检测，从而及时掌握环境激素的污染情况。

检测生物标志物已成为环境健康的评价方法，面向现场应用的检测设备则具备操作简单、检测速度快、灵敏度高和选择性好的特点。本项目研究首先采取多种合成方法制备了一系列新型的功能纳米复合材料，基于这些功能纳米复合材料，成功的构建了一系列新颖的电化学、光电化学和荧光传感器，实现了环境污染物的高灵敏快速检测；运用新型的碳纳米材料的信号放大策略，发展了多组分同时检测方法；探索了金纳米材料等离子体共振大幅提高光电转化效率的规律，调控了核酸适配体在纳米金上的高密度组装，建立了高效纳米金局域表面等离子体共振增强光电化学传感体系，实现了超灵敏免标记的快速检测。另外，我们还将构建的电化学、光电化学和荧光传感器应用于药物分子、生物分子的高灵敏检测中，在此基础上均取得了良好的研究成果。