2023年CAIA獎二等獎：生物燃料電池自供能傳感新方法研究
完成單位：青島農(nóng)業(yè)大學化學與藥學院
完成人：蓋盼盼，谷成成，李峰
成果簡介：疾病標志物電化學檢測對推動化學與生命交叉學科發(fā)展，推進健康中國建設具有非常重要的意義。傳統(tǒng)電化學傳感方法存在操作繁瑣、成本昂貴、靈敏度與準確性尚需提高等關鍵難題。基于生物燃料電池的自供能生物傳感方法，無需額外施加電源，具有設備簡單、重現(xiàn)性好、抗干擾能力強等突出優(yōu)點，適用于現(xiàn)場即時檢測，但天然酶易失活和輸出性能較低限制了其靈敏度與穩(wěn)定性。發(fā)展生物燃料電池自供能傳感創(chuàng)新方法是解決以上問題的有效途徑。面向人民生命健康，近年來申報人致力于生物燃料電池構建及自供能傳感新方法研究，從功能核酸信號放大設計、光電信號轉(zhuǎn)換與納米酶三個角度出發(fā)，建立了功能核酸輔助自供能疾病標志物傳感新方法，創(chuàng)建了有機共軛分子基光助自供能傳感平臺，開拓了納米酶生物燃料電池方向，為實現(xiàn)疾病標志物的簡單、快速、高靈敏、高選擇性分析提供了新方法、新思路和新途徑。
創(chuàng)新點及科學價值：
1）建立了功能核酸輔助自供能疾病標志物傳感新方法，融合生物識別單元、核酸信號放大與納米生物載體，構建了生物燃料電池電化學信號轉(zhuǎn)換平臺，提升了自供能信號響應強度與傳感器靈敏度；
2）創(chuàng)建了有機共軛分子基光助自供能傳感平臺，納米識別單元靶向調(diào)控有機共軛分子光致電化學性能，促進光生電子高效分離與轉(zhuǎn)移，構建了基于光助生物燃料電池的自供能傳感平臺；
3）開拓了納米酶生物燃料電池方向，發(fā)現(xiàn)首例類葡萄糖脫氫酶活性納米酶與首例類NADH氧化酶活性非金屬納米酶，有效增強傳感器穩(wěn)定性。
社會經(jīng)濟效益：項目面向人民生命健康重大需求，建立了若干生物燃料電池自供能傳感新方法。研究成果豐富和發(fā)展了電化學傳感研究領域，對疾病標志物精準快速檢測具有重要的指導意義和潛在的社會經(jīng)濟效益。10篇代表性研究成果（6篇Anal. Chem.、2篇Biosens. Bioelectron.、1篇Chem. Common.、1篇Chem. Mater.，其中ESI高被引論文3篇），得到了譚蔚泓院士、Joseph Wang教授為代表的國內(nèi)外同行專家正面評價，被Adv. Funct. Mater.、TrAC-Trend Anal. Chem.等引用329次，單篇最高引用116次。
應用前景：與傳統(tǒng)檢測方法相比，本項目發(fā)展的生物燃料電池自供能傳感新方法具有快速、簡便、特異性、高靈敏、低成本等優(yōu)勢。目前，項目組與東營康鑫鋮健康食品有限公司等單位進行交流合作，在相關靶標檢測中取得了良好的效果。
