獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
2021年CAIA獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)：原子尺度催化材料在生物傳感中的應(yīng)用研究
完成單位：華中師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
完成人：朱成周（華中師范大學(xué)），顧文玲（華中師范大學(xué)），胡六永（武漢工程大學(xué)）
鑒于在面向行業(yè)的智能傳感器及系統(tǒng)和傳感器研發(fā)支撐平臺(tái)發(fā)展的迫切需求，發(fā)展高性能生物傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一系列目標(biāo)物的靈敏檢測(cè)，因而在食品安全，疾病診斷和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。納米材料由于其出色的生物相容性、穩(wěn)定性和獨(dú)特的光電磁效應(yīng)，被廣泛用于生物傳感器件的設(shè)計(jì)與制備。其中，功能納米材料作為高活性催化劑，可以通過相應(yīng)的催化化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行信號(hào)放大提高生物傳感性能。精準(zhǔn)調(diào)控納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)和組成并結(jié)合界面工程和缺陷工程實(shí)現(xiàn)其高催化性能為構(gòu)建高靈敏度的生物傳感器的提供了可能。原子尺度材料，尤其單原子催化劑，極大地提高了金屬原子的利用效率并實(shí)現(xiàn)了催化反應(yīng)的高活性和高選擇性，是當(dāng)前催化領(lǐng)域研究的前沿。
針對(duì)現(xiàn)有目標(biāo)物檢測(cè)靈敏度低等關(guān)鍵性問題，本項(xiàng)目突破了納米尺度催化材料的研究思路并發(fā)展了新型原子尺度材料，結(jié)合其優(yōu)異的催化活性，實(shí)現(xiàn)了生物傳感的催化信號(hào)放大。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：（1）模擬金屬酶催化活性中心實(shí)現(xiàn)原子尺度材料的仿生設(shè)計(jì)，調(diào)控金屬原子的電子和幾何結(jié)構(gòu)提高其本征活性以實(shí)現(xiàn)原子尺度材料優(yōu)異的類酶催化活性；（2）利用原子尺度材料優(yōu)異的催化性能以及獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)其催化信號(hào)放大，探索了其在比色、電化學(xué)發(fā)光和光電傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了一系列目標(biāo)物的高靈敏檢測(cè)；（3）探索了原子尺度材料界面與目標(biāo)物分子間的相互作用，系統(tǒng)研究了原子尺度材料的小分子活化增敏和信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制。
借力大健康和學(xué)科交叉，原子尺度材料為構(gòu)建高靈敏的生物傳感器提供了新的解決方案，將有力地推動(dòng)了納米生物傳感的快速發(fā)展，大幅度提升了生物傳感性能、賦予其新的功能和特性。
