完成单位：华中师范大学化学学院，武汉工程大学材料科学与工程学院

完成人：朱成周（华中师范大学），顾文玲（华中师范大学），胡六永（武汉工程大学）

鉴于在面向行业的智能传感器及系统和传感器研发支撑平台发展的迫切需求，发展高性能生物传感器可以实现对一系列目标物的灵敏检测，因而在食品安全，疾病诊断和环境保护等领域展现出广阔的应用前景。纳米材料由于其出色的生物相容性、稳定性和独特的光电磁效应，被广泛用于生物传感器件的设计与制备。其中，功能纳米材料作为高活性催化剂，可以通过相应的催化化学反应进行信号放大提高生物传感性能。精准调控纳米材料的形貌、结构和组成并结合界面工程和缺陷工程实现其高催化性能为构建高灵敏度的生物传感器的提供了可能。原子尺度材料，尤其单原子催化剂，极大地提高了金属原子的利用效率并实现了催化反应的高活性和高选择性，是当前催化领域研究的前沿。

针对现有目标物检测灵敏度低等关键性问题，本项目突破了纳米尺度催化材料的研究思路并发展了新型原子尺度材料，结合其优异的催化活性，实现了生物传感的催化信号放大。主要创新点有：（1）模拟金属酶催化活性中心实现原子尺度材料的仿生设计，调控金属原子的电子和几何结构提高其本征活性以实现原子尺度材料优异的类酶催化活性；（2）利用原子尺度材料优异的催化性能以及独特的物理化学性质实现其催化信号放大，探索了其在比色、电化学发光和光电传感等领域的应用，实现了一系列目标物的高灵敏检测；（3）探索了原子尺度材料界面与目标物分子间的相互作用，系统研究了原子尺度材料的小分子活化增敏和信号转换机制。

借力大健康和学科交叉，原子尺度材料为构建高灵敏的生物传感器提供了新的解决方案，将有力地推动了纳米生物传感的快速发展，大幅度提升了生物传感性能、赋予其新的功能和特性。