完成单位：上海工程技术大学

完成人：鲁娜，张敏，郑静，王金杰，史雪荣

成果简介：

随着纳米材料与纳米技术的快速发展，纳米生物测量技术发展为一类面向肿瘤早期筛查和术后监测、以及传染病监测和控制等生命健康的有力分析工具。如何实现纳米探针功能设计和传感表界面的修饰改性是调控并实现高性能纳米生物传感器的两个核心科学问题。该项目针对上述影响纳米生物传感性能的两个关键方面，以“功能纳米探针”和“界面调控”为核心：综合运用纳米材料的独特物理化学效应，系统设计具有特定组成和结构的复合纳米材料，阐明复合材料的组分、结构、结晶等对其性能的影响规律；运用DNA纳米技术和与生物分子相互作用等手段，通过分子自组装实现纳米界面形态的精确构筑和材料性能的可控调节；设计并制备一系列具有多元协同效应的多功能纳米标记探针，发展针对核酸、蛋白质标志物、生物小分子等疾病标志物的多种高灵敏、高特异性、快速、低成本的检测平台。相关成果在Chemical Engineering Journal、Biosensors & Bioelectronics、Sensors and Actuators B: Chemical、ACS Applied Materials & Interfaces 等权威期刊发表SCI论文20余篇，SCI他引近800次，单篇最高SCI他引150次，3篇入选ESI高被引论文，1篇连续两年选为杂志“优秀论文”。授权国家发明专利6项。

创新点及科学价值：

该项目针对影响纳米生物传感性能的两个关键方面，以“功能纳米探针”和“界面调控”为核心，取得了一系列原创性成果。创新点及科学价值包括：1）针对纳米酶催化效率与天然酶存在一定差距等问题，设计了绿色高效纳米材料合成新路线，实现了不同组分、结构的功能复合纳米材料的系统开发，通过对纳米尺度材料催化性质的探讨揭示了类酶活性的催化机制以及结构活性关系，进而用于无标记、快速、高敏感、高特异性、可视化生物传感器的构建，在未来的定点照护诊断和现场试验中具有重要的应用前景；2）如何精确调控自组装界面上生物识别探针与界面的相互作用来提高生物传感的性能是纳米生物传感器的关键问题，该项目运用DNA纳米技术和与生物分子相互作用等手段，通过分子自组装、物理吸附等技术实现了纳米界面形态的精确构筑和材料性能的可控调节，并基于纳米界面的活性调控用于DNA、水解酶、生物小分子等的检测应用；3）针对天然酶纳米探针往往存在成本高、制备存储困难、易受外界环境变性等不足，该项目基于无机类过氧化物纳米酶以及电子舌等传感测略，构建了用于多重蛋白质标志物超灵敏检测的比色型和电化学生物传感器，为癌症早期检测等提供了重要的技术支撑。