《染料功能化半導體納米材料的光電化學生物感測》是依託南京師範大學，由屠聞文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：染料功能化半導體納米材料的光電化學生物感測
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：屠聞文
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
染料功能化半導體納米材料由於具有高的光電轉化效率，被認為是目前太陽能電池領域性能最好的材料。本項目利用納米技術合成與染料的激發態能級相匹配的半導體納米材料。通過自組裝技術把染料有序的組裝到半導體納米材料表面製備具有良好光電化學性能的染料功能化半導體納米材料，基於此功能化材料構建高靈敏的光電化學生物感測平台，實現在可見光或者近紅外光激發下，在生理電位對生物小分子的光電化學檢測；深入研究和探討光生電子產生和轉移過程，澄清染料功能化半導體納米材料對生物小分子的光電催化機理。結合免疫分析原理、生物識別技術和信號放大技術，構建高靈敏的光電化學免疫感測器，實現對生物大分子（蛋白質）的光電化學檢測。設計具有染料功能化半導體納米材料標記的基因探針或者目標分子，構建高靈敏的光電化學基因感測器。研究工作推動了光電分析的發展，為發展高效光電器件提供技術支持，對於認識生命過程具有重要意義，具有良好的套用前景。
結題摘要
本項目構建了多種高靈敏的光電化學和電化學生物感測器，結合生物識別技術、信號放大技術、基因技術、酶催化和能量共振轉移，實現了在可見光激發下和低位下對人類常見疾病相關的生物大分子（蛋白質）、基因、細胞和金屬離子的快速、準確和特異性檢測。光電化學和電化學檢測的機理進行了詳細的探討。製備了具有良好光電轉換效率的鎘系量子點、碳納米材料及其半導體納米複合物。基於碲化鎘量子點和還原型氧化石墨烯-金納米粒子納米複合物之間的共振能量轉移構建的光電化學適配體感測器，在470 nm光激發和-0.05 V電位下，實現了對血清樣品中癌胚抗原的高靈敏檢測，檢測限抵達0.47 pg/mL。DNA-硫化鎘量子點結合到單壁碳納米管上形成納米複合物後展現出了高的光電化學轉換效率和穩定性，基於此納米複合物，結合酶催化循環來放大檢測信號，構建了高靈敏的microRNA光電化學感測器，其檢測限低達34 fM。基於碳量子點-金納米粒子複合物設計了無標記超靈敏的光電化學細胞感測平台，碳量子點和金納米粒子之間發生的共振能量轉移使得光電流提高66倍，極大地提高光電化學檢測的靈敏度。該光電化學生物感測器對海拉細胞展現出寬的檢測範圍（1*10^2-5*10^6 cell/mL）和低的檢測限（15 cell/mL），為癌症的早期診斷提供了一種新方法。基於苝四羧酸/石墨烯良好的光電化學活性，構建了新穎的原位生成納米金電漿增強的光電化學適配體感測器，用於汞離子的高選擇性檢測（濃度高達200倍的其它金屬離子不產生干擾）。利用層層自組裝技術原位產生AgBr來敏化ZnO 一維納米棒，基於此構建了光電化學適配體感測器，實現了對Ag+的高靈敏檢測（檢測限為150 pM）。以雙齒配位的DTC-DNA作為探針，基於石墨烯量子點和核酸內切酶的特異性位點剪下，發展了一種新穎的檢測與C型肝炎病毒相關的DNA的高靈敏電致化學發光生物感測器，檢測限為0.45 fM。使用Pd-Au合金納米晶作為載體固定探針DNA，運用限制性內切酶特異性識別雙鏈DNA特定序列，以血紅素/G四聯體作為煙醯胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶和辣根過氧化物酶的模擬酶，構建了高靈敏的多功能電化學感測器來檢測p53及口腔癌基因。本項目的研究拓寬了半導體納米材料的套用領域，對光電分析化學的發展起到積極的推動作用，並促進了相關交叉學科領域的發展。
