2021年CAIA獎二等獎：基于可穿戴電化學傳感的重金屬離子智能精準檢測及應用
完成單位：大連理工大學張大煜學院
完成人：朱楠，江禹，宿艷，馬俊林，馬鴻婷，沈劉學
成果簡介：本項目針對可穿戴傳感器件及現場快檢設備在實際樣品檢測中精度和準確度不足的問題，以水環境和人體體液中重金屬離子實時快速檢測為目標，致力于簡便、靈敏、快速的智能可穿戴電化學傳感器研究，取得了以下進展：（1）構建了水環境體系準確檢測多種離子的智能可穿戴電化學傳感器；（2）設計了“犧牲模板原位電沉積”法原位制備多孔電極，極大降低了重金屬離子的檢測限，并實時用于化妝品及其他實際樣品檢測分析；（3）發展了絲網印刷技術與模板電沉積技術相結合的傳感器構筑新方法，實現了多種重金屬離子的遠程實時智能檢測。這些突破性進展極大地推動了智能可穿戴電化學傳感器在環境檢測及健康監測領域的應用研究。
創新點及科學價值：
（1）構建智能可穿戴電化學傳感體系，原位制備鉍、金等生物相容性良好傳感材料并結合絲網印刷技術，耦合便攜式裝備，實現實際樣品中多種重金屬離子的實時檢測。
（2）發展了“犧牲模板原位電沉積”法原位制備多孔活性材料于電極表面，增加重金屬離子的活性吸附位點來降低檢測限，提高靈敏度；同時利用電化學活化方法降低背景干擾，提高實時檢測的傳感穩定性。
（3）提出了絲網印刷與模板共電沉積技術結合的傳感系統構筑新方法，實現了實際樣品中的智能化、即時分析，基于人體體液分析物傳感的健康監測和環境標志物的現場檢測等領域開展了創新性工作。
社會經濟效益：本項目的研究成果，是傳感性能與機械性能優異的智能可穿戴電化學傳感體系、可穿戴電極表面原位構筑多孔傳感材料的新方法、實時快速檢測多種重金屬離子的傳感裝置，能夠實現對Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cu2+，Hg2+等重金屬離子的檢測分析及實際樣品中即時定量檢測。該傳感器件的構筑方法可拓展至人體體液生物代謝分子、電解質離子及環境標志物等智能傳感體系，進而廣泛應用于健康監測、環境快檢等領域。項目相關研究成果發表于Analytical Chemistry等國際權威期刊20余篇；英文書籍1本（Wiley出版社）；中國發明專利6個（1個已授權），美國歐盟發明專利各一個（已授權）；承擔多項海內外相關科研項目。
應用前景：本項目構筑的智能可穿戴電化學傳感體系，具有生產成本低、實時、高靈敏、高選擇性、高穩定性等優勢，尤其在實際樣品檢測中具有與標準ICP-MS相一致的檢測精度和準確度。一方面，該智能傳感體系將進行大量的實際樣品重金屬離子檢測驗證，提高方法的可靠性，優化產品結構，以期應用于附近水域重金屬的快速抽樣檢測和定點在線監測。另一方面，本項目將該智能可穿戴傳感體系的構筑技術與微納米加工技術相結合，拓寬原位制備傳感材料類型，優化樣品采集、輸運等過程，應用在腫瘤細胞癌癥標志物檢測，以期在醫學檢測等方面得到進一步應用。
