完成单位：南京理工大学  青岛大学  青岛理工大学  深圳大学

完成人：单丹，张光耀，柴会宁，曲丽君，李怡萱，张学记，宗丽萍，蔡文蓉，李俊吉，张胜利

成果简介：

本项目聚焦生物传感领域“信号弱、干扰强、集成难”三大瓶颈，围绕MOF限域催化与仿生信号放大机制，构建了多模式、可穿戴的高性能生物传感平台，突破了传统技术的效率与稳定性障碍。

在信号放大方面，首创“配体交换重构自增强ECL”策略，将发光体与共反应剂一体化整合；并发展出“溶解氧双通道响应”、“共振能量转移放大”及“脂质体隔离”等新机制，构筑了高效的电子/能量转移路径，显著提升了信号强度与信噪比。

在MOF限域催化方面，构建了“MOF-on-MOF级联催化”与“V-Fe双位点协同”纳米酶，并通过ZIF-8限域共封装技术，大幅提升了多酶体系的催化效率与环境耐受性，增强了比色、ECL与PEC等多模式信号输出。

该平台在生物标志物检测中表现卓越，检出限低至0.13 nM，信噪比提升超5倍。成果已成功集成为智能手机驱动的可穿戴PEC传感器，实现了无酶、无外源电源的原位即时检测。项目已授权发明专利9项，代表性成果被权威综述重点引用累计超400次，并完成超500万元的企业技术转化合同，在基础研究、工程应用与公共健康领域展现出重大价值与广阔前景。

创新点及科学价值：

该成果围绕生物传感信号放大与器件集成，取得了一系列理论与技术突破。

在ECL领域，首创“配体交换重构自增强”策略，将发光体与共反应剂整合于单分子框架，颠覆了传统共反应物依赖机制。同时，揭示了“溶解氧-活性氧”双通道竞争机制，构建了首个免标记比率型ECL传感模型，为复杂体系检测提供了抗干扰新范式。通过构建仿生光捕获系统和利用脂质体“生物膜隔离效应”，重构了ECL能量传递理论，显著提升了发光效率。

在纳米酶催化方面，首创“MOF-on-MOF”双纳米酶体系与“双位点协同催化”模型，并结合DFT计算证实了其电子协同效应，解决了纳米酶活性位点调控的难题。通过ZIF-8限域封装，首次实现了纳米酶与生物酶的协同保护，稳定性提升超10倍，为原位传感提供了通用方案。

在器件集成方面，首次将卟啉MOF复合材料用于智能手机光驱动的可穿戴PEC传感平台，实现了无外源电源的汗液维生素C原位无酶检测。

社会经济效益：

经济效益方面，通过与江苏知至生物科技、南京立顶医疗科技等企业合作，签订了总额超500万元的技术开发合同，有效推动了科研成果向市场的转化。

社会效益方面，成果在医疗卫生领域贡献突出，所开发的高灵敏度传感器在新冠病毒检测中实现了快速筛查，有效支持了疫情防控。在环境监测与食品安全领域，该技术能够快速检测重金属和农药残留，为生态保护和公众健康提供了有力保障。

人才培养方面，通过与企业共建江苏省研究生工作站，打通了产学研链条，培养了一批高素质创新人才，为行业发展注入了活力。

应用前景：

在临床诊断与医疗健康领域，高灵敏生物传感器有望用于癌症等重大疾病的早期诊断，提升诊疗效果；其快速检测能力在未来突发公共卫生事件的监测预警中将发挥关键作用。

在环境保护领域，可广泛应用于水、土、气中污染物的实时、痕量监测，为环境治理提供精准数据支持。

在食品安全领域，可作为快速检测工具，应用于从农田到餐桌的全链条质量控制，保障国民“舌尖上的安全”。