地区：上海市 宝山区
关键词：青岛大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004424
成果描述：
| 碳纳米材料具有许多优异性能，如电子传递速率快、吸收和发光效率高、比表面积大、生物相容性好等，是科技创新前沿领域的研究热点。该项目面向生物医药、能源与环境等科学技术的重大需求，开展其在生物分子分离分析、疾病标志物检测、药物运载及甲醇燃料电池等领域的应用基础研究。开创性的研究结果对于该研究领域的发展具有重要的指导意义，对新型生物传感器、药物载体和性能优良的燃料电池的开发有深远的社会意义和潜在的经济效益，并为新型纳米材料的广泛应用奠定了坚实的理论基础。 研究成果发表在ChemicalCommunications、Analyst、Electrophoresis、ElectrochimicaActa等国际知名期刊上。其中碳纳米管修饰电极电分离神经递质的工作发表在Analyst上，SCI他引312次，碳纳米管镶嵌电极检测生物分子的工作被引用196次，这两个工作为碳纳米管在电化学分析领域的开拓性文章，带动了世界范围内应用碳纳米管进行生物电化学分析的研究热潮。在2002-2014年期间，项目组成员共发表SCI论文110篇，已被SCI引用超过2500次。该项目在碳纳米材料功能化及应用方面做了很好的原创性研究工作，达到了国际先进水平。 主要研究内容及发现点： 1.发展碳纳米管手性功能化的方法并应用于神经递质等生物分子的分离分析。 利用手性试剂改性碳纳米管，使碳纳米管在其特有的结构取向与尺寸的基础上体现出一种全新的分子空间手性环境，成功实现了多种生物分子如：多巴胺、5-羟色胺、半胱胺酸、胸腺嘧啶等的识别和选择性测定，并提出了界面孔性是电分离生物分子的主要原因这一重要机理；首次将羧基化的碳纳米管（c-SWNT）作为毛细管区带电泳的添加剂，大大提升了分离分析能力，带动了世界范围内将碳纳米管用于色谱领域的研究热潮。 2.构建高性能生物传感器用于疾病相关分子检测。 基于ATP能够促进G-四联体DNAzyme的催化活性，设计了一种灵巧的电化学开关方法来检测细胞中的ATP和H<,2>O<,2>，成功实现癌细胞代谢过程中这两种重要物质的同时检测，检测限可达nM水平。制备了多个基于石墨烯的高灵敏生物传感器用于生物分子的特异性灵敏检测。 3.发展基于石墨烯及其复合材料的多功能药物载体、超滤膜及固相萃取剂。 构建新型的三功能化氧化石墨烯双靶向药物载运系统，结合了生物寻靶和磁性导向双重作用，可以实现药物的高效运载与控制释放；通过石墨烯的改性，新型高分子聚合物超滤膜对废水中的污染物具有高效吸附、富集作用，机械强度、耐污染性能等明显提高；利用石墨烯、磁性石墨烯做固相萃取剂，可灵敏检测有机磷及有机氯农药残留。 4.研制基于功能化石墨烯复合材料的甲醇燃料电池催化剂。 以石墨烯为载体，利用特殊结构的电活性物质普鲁士兰进行功能化，制备了Pt/普鲁士兰/石墨烯复合催化剂，极大提高了对甲醇催化的效率，为催化剂形貌调控和性能提升提供了新的思路。 主要科学价值： 率先将功能化碳纳米管作为修饰材料应用到电分析化学及其他相关领域中，带动了世界范围内应用碳纳米管进行生物分子分离分析的研究热潮；优异的特性为碳纳米材料在生物医药、能源及环境领域的实际应用奠定了一定的理论和实践基础。 |
