獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
2018年CAIA獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目成果簡(jiǎn)介：基于聚合物敏感膜的電位型傳感器技術(shù)研究
完成單位：中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所
完成人：秦偉、丁家旺、梁榮寧、尹坦姬、王學(xué)偉
一、成果簡(jiǎn)介
聚合物敏感膜電位分析廣泛應(yīng)用于工業(yè)分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域，已逐步成為化學(xué)及生物傳感器領(lǐng)域新的突破點(diǎn)之一。本項(xiàng)目從開(kāi)發(fā)新的分子識(shí)別材料、設(shè)計(jì)新的換能機(jī)制、構(gòu)建小型化便攜式分析系統(tǒng)三個(gè)方面，對(duì)電位型傳感器進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。針對(duì)傳統(tǒng)聚合物膜電極僅能檢測(cè)簡(jiǎn)單離子的局限，采用核酸適體和分子印跡聚合物作為識(shí)別材料，利用新型的分子識(shí)別原理，發(fā)展了可檢測(cè)有機(jī)小分子、生物大分子、細(xì)胞以及非穩(wěn)態(tài)離子等多類(lèi)物質(zhì)的電位型傳感新方法，有效拓寬了電位型傳感器的應(yīng)用范圍；基于電化學(xué)調(diào)控技術(shù)，提出了計(jì)時(shí)電位及可視化換能新機(jī)制，有效提高了電位檢測(cè)的靈敏度、可逆性和穩(wěn)定性；基于新型納米材料及紙芯片技術(shù)，開(kāi)發(fā)了小型化、易攜帶、便于批量化生產(chǎn)的電位型傳感器，提高了傳感器的實(shí)用性。本項(xiàng)目豐富和發(fā)展了電位型傳感器檢測(cè)的新原理新方法，拓展了傳感器的應(yīng)用空間，提高了電極的響應(yīng)性能，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代電位分析技術(shù)的發(fā)展。
二、創(chuàng)新點(diǎn)和科學(xué)價(jià)值
發(fā)展了基于核酸適體、分子印跡聚合物等新型分子識(shí)別材料和識(shí)別原理的聚合物膜電位型傳感器，突破了傳統(tǒng)離子選擇性電極只能檢測(cè)簡(jiǎn)單離子的局限，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于有機(jī)小分子、生物大分子、細(xì)胞以及非離子態(tài)、非穩(wěn)態(tài)物質(zhì)的高選擇性、高靈敏度電位檢測(cè)。
基于電化學(xué)調(diào)控技術(shù)，提出了計(jì)時(shí)電位及可視化換能新機(jī)制。計(jì)時(shí)電位法實(shí)現(xiàn)了對(duì)于離子、有機(jī)小分子、生物大分子、細(xì)菌等的原位、連續(xù)、快速檢測(cè)以及單一電極對(duì)雙組分測(cè)定；可視化換能新機(jī)制顯著提高了敏感膜電位分析的靈敏度。
發(fā)展了基于新型納米材料及紙芯片技術(shù)的小型化便攜式電位型傳感器及其檢測(cè)系統(tǒng)?；谛滦吞蓟{米材料、半導(dǎo)體材料以及納米多孔金材料為離子-電子傳導(dǎo)層，提高了固體接觸式離子選擇性電極的穩(wěn)定性和抗干擾能力，延長(zhǎng)了傳感器的實(shí)用壽命；基于折紙操作，開(kāi)發(fā)了小型化、功能化三維電位型生物傳感紙芯片技術(shù)，拓展了電位型紙芯片的功能、測(cè)量對(duì)象及應(yīng)用空間。
三、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和應(yīng)用前景
固體接觸式離子選擇性電位傳感器具有易于微型化、耐用、維護(hù)方便等特點(diǎn)，成為電位型傳感器研究及應(yīng)用的熱點(diǎn)領(lǐng)域。采用新型納米材料，極大地改善了傳感器的穩(wěn)定性和抗干擾能力、延長(zhǎng)了電極的使用壽命，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)分析及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。此外，開(kāi)發(fā)的紙基芯片小型化電位傳感平臺(tái)具有成本低、加工簡(jiǎn)易、使用和攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床診斷和質(zhì)量控制等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
