2025年中国分析测试科学奖二等奖:基于纳米材料表界面调控的生物分子精准检测与功能应用研究
时间:2025-12-12      来源:

完成单位:北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心)

中国科学院深圳先进技术研究院

青岛滨海学院

完成人:闫志勇,王锋,王宗花,邹涛,刘卫卫,赵瑾,高原,张涛,邓平晔,杨楠

一、成果简介

本申请项目聚焦生物分析领域关键难题,围绕纳米材料表界面电子转移调控与信号放大两项核心机制,系统构建了具有高特异性识别、多模式信号输出与跨领域应用能力的光电化学传感平台,成功突破传统生物传感器界面电荷复合率高、信号响应不稳定及实际样品适应性差等技术瓶颈。

材料创新方面,团队设计合成光响应氧化钨量子点、二维片层MXenes与莫尔超晶格BiOCl、双金属均相催化金属有机骨架、水致变色钙钛矿复合材料等新型材料,深入解析电子转移路径,揭示光电性能调控的内在机制;信号放大领域,创新发展“均相催化诱导电致化学发光响应”与“共振能量转移放大”技术,结合光激发可逆变色技术,实现蛋白激酶、抗生素等高灵敏检测。

项目发表高水平论文50余篇,授权专利11项,SCI他引超400次并获领域权威期刊高度评价;传感平台广泛应用于生物医学诊断、肿瘤标志物检测、环境检测等领域;此外,完成74万元技术转让,制定两项行业及地方标准,社会经济效益显著。

二、创新点及科学价值:

针对纳米金、二维MXenes、二维莫尔超晶格BiOCl及金属有机骨架材料等半导体纳米材料性能调控,设计了“均相催化诱导电致化学发光响应”与“共振能量转移放大”等多原理光电化学传感器,实现了肿瘤标志物检测与抑制剂筛选,真菌毒素及抗生素快速检测与光催化降解以及水华现象的治理。

本申请项目为纳米材料表界面调控、光电化学传感机制研究提供全新思路,大幅提升传感器性能与实用性;开发的检测与处理方法具备普适性,可拓展至其他生物分子、污染物检测与治理领域,促进相关产业技术升级。

三、社会经济效益:

已签订技术转让合同1份,金额36万元;通过多项技术合同、横向课题合作及咨询报告等,累计产生经济效益38万余元,总经济效益达74万元,市场化转化基础扎实;此外,主导制定两项行业及地方标准,规范检测技术应用流程,提升行业整体技术水平与质量管控能力;在肿瘤早期诊断、饮用水安全保障、食品安全防控等民生领域提供关键技术工具,有效提升公共健康与生态环境安全保障能力,社会效益广泛。

四、应用前景:

本项目构建的精准检测体系可聚焦阿尔茨海默病等慢性病早诊需求,开发多指标同步检测模块,打造便携式设备;依托平台开展药物靶点验证、抑制剂筛选,助力精准医疗体系建设;结合AI辅助诊断技术构建数据智能分析模型,实现“检测-诊断”全链条服务。其次,可针对饮用水安全、工业废水监测等场景,开发可视化产品并配套移动端数据上传功能,构建大数据溯源监测网络;功能化光敏化纳米材料应用于湖泊、水库水华治理及水体生态修复,实现污染物同步分析与降解。

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