完成单位：湖南大学

完成人：周一歌，徐为，梁泽荣，彭美红，李峪安，钟瑞，张嫄嫄

成果简介：纳米颗粒是构建电化学信号转导界面的重要材料，准确阐述纳米颗粒的构效关系对发展高性能电分析传感器及电化学能源体系至关重要。传统的纳米颗粒电化学测量方法是在宏观尺度上针对纳米颗粒群体进行考察，但由于纳米颗粒在结构和功能上的异质性，该方法无法在微纳尺度准确描述纳米颗粒的本征物理化学性质。鉴于此，申请人建立并发展了纳米颗粒碰撞电分析化学新方法，利用在电解液中进行布朗运动的纳米颗粒与超微电极表面碰撞时刻发生的电化学反应，实现了单个纳米颗粒性质的高时间分辨率、高通量的原位、动态考察及相应反应动力学和机制的探索，对揭示纳米限域尺度下颗粒的物化性质意义重大。进而在此方法学基础上发展了流动电化学策略与高灵敏度液体活检新方法，为发展高性能电化学传感器与能源体系提供了重要的理论支撑，为新能源、大健康等关乎国计民生的重大问题提供了新的方法和思路。

相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、ACS Nano等期刊，获授权发明专利1项。项目第一完成人依托湖南乐准智芯生物科技有限公司主持“湖南省生物芯片国际科技创新合作基地”，以该基地为研究平台，作为公司首席科学家将本成果部分技术内容推广应用，研发出的体外诊断生物芯片产品已实现转化与销售。

创新点及科学价值：（1）建立及发展单颗粒碰撞电分析化学新方法，利用对电解液中进行布朗运动的纳米颗粒与微电极表面碰撞时刻发生的电化学反应，实现纳米限域条件下单个纳米颗粒性质的高时间分辨率、高通量的原位考察及相应反应过程和机理的探索。

（2）提出基于单颗粒碰撞电化学模型的流动电化学新概念，催化剂的反应模式由传统的长时间、连续性反应转变为时间尺度显著缩短的间断性反应，且传质环境由效率较低的线性扩散转变为效率极大提升的球形扩散。这些特点抑制了许多常见的催化剂疲劳机制，显著提升了电流输出效率、反应动力学及催化反应数，并有望改善反应选择性。该研究为催化剂的利用方式提供了崭新思路，为构建高性能电化学传感器与能源体系提供了新的策略。

（3）利用单颗粒碰撞电化学的低检测限、原位、高通量、可计数的分析特点，结合芯片电化学技术，构建高灵敏度、准确快速且便携的均相液体活检新体系，实现分析物计数及重要生命过程的实时动态检测，极大推动了现场即时检测的进程。

社会经济效益：将本成果部分技术内容推广应用，已研发出一卡一检及一卡多检生物芯片产品及相应门急诊专用仪器。目前已拥有多种分析物试剂盒及相应分析仪的医疗器械生产许可，产品LZ-8000i全自动免疫分析仪及配套芯片试剂耗材已销往上海、广东、湖南等地，销售额达数十万元。

应用前景：液体活检、电化学能源转换等