獲獎項目簡介
2022年CAIA獎一等獎：生物膜水合及相互作用的譜學(xué)電化學(xué)基礎(chǔ)研究
完成單位：中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
完成人：姜秀娥、武烈、賈瀟丹、甄文瑤、王超、李姍姍
成果簡介：隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，健康長壽已經(jīng)成為人們的普遍需求。“健康中國”的國家重大戰(zhàn)略要求我們從更深層次認識生命過程，解析生命奧秘。生物膜廣泛存在細胞、細菌等生命體中，不僅是細胞的形態(tài)基礎(chǔ)，也是物質(zhì)和信息交流傳遞的場所。作為生命之源的水，不僅是生物膜結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)，更對生物膜功能的發(fā)揮具有非常重要的作用。因此，水合生物膜的研究對于生命過程的本質(zhì)認識極為重要。該系列成果圍繞生物膜水合及其效應(yīng)，以“建立新技術(shù)，發(fā)展新方法，揭示新原理”為層次不斷深入研究。首先，基于紅外光譜，創(chuàng)建了可原位實時免標(biāo)記的表界面分析新技術(shù)，可化學(xué)特異性地同時檢測生物膜組分及界面水分子的微小結(jié)構(gòu)變化，突破了傳統(tǒng)技術(shù)的限制；其次，進一步發(fā)展了與電化學(xué)聯(lián)用、與成像分析結(jié)合的新方法，并提出了免標(biāo)記通用型“水探針”和電位離子雙重擾動的分析新策略，將傳統(tǒng)的“強干擾”轉(zhuǎn)變成“超敏感”的新探針；最后，基于新技術(shù)和新方法，探究了從仿生膜到活細胞生物膜的水合效應(yīng)，揭示了膜界面過程的調(diào)控原理，實現(xiàn)了細胞凋亡的調(diào)控，為重大疾病的診治提供新思路。
創(chuàng)新點及科學(xué)價值：
（1）發(fā)展了真空表面增強紅外光譜，創(chuàng)建了水加強的表面增強紅外光譜（WSEIRS）新技術(shù)新方法，突破了傳統(tǒng)紅外光譜的技術(shù)瓶頸。
（2）發(fā)展WSEIRS與電化學(xué)聯(lián)用新技術(shù)及電位和離子雙重擾動分析新方法，發(fā)展免標(biāo)記通用型“水探針”，揭示了水合雙層膜界面非共價相互作用力及調(diào)控原理，實現(xiàn)了細胞活性操控。
（3）WSEIRS與成像分析結(jié)合，揭示了納米尺度界面結(jié)構(gòu)變化與生物膜響應(yīng)的關(guān)系及化學(xué)機制；并基于這些機制實現(xiàn)了氧化還原微環(huán)境與結(jié)構(gòu)水對細胞凋亡的精準(zhǔn)調(diào)控，為構(gòu)建腫瘤等重大疾病診治新策略提供指導(dǎo)。
社會經(jīng)濟效益：
（1）該系列成果提供了生物膜水合及其效應(yīng)研究的新方法，加深了對生物膜功能及其調(diào)控機制的認識，促進了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。
（2）該系列成果基于新原理，發(fā)展了細胞活性調(diào)控方法，提出了重大疾病診治新策略，對“健康中國”基本國策的實施有推動作用。
應(yīng)用前景：
（1）本系列成果發(fā)展的真空電化學(xué)表面增強紅外裝置，，既可作為裝置單獨使用，也可作為光譜儀的功能附件配合使用，顯著拓展了傳統(tǒng)紅外光譜的功能性和應(yīng)用范圍，具有轉(zhuǎn)讓潛力。
（2）該系列成果創(chuàng)建和發(fā)展的新技術(shù)新方法屬于表界面分析技術(shù)方法，可廣泛應(yīng)用于電催化、能源化學(xué)、有機光電等領(lǐng)域，提供構(gòu)效關(guān)系和催化機制解析途徑，助力“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。
