完成单位：中国科学院烟台海岸带研究所

完成人：秦伟、丁家旺、梁荣宁、尹坦姬、王学伟

一、成果简介

聚合物敏感膜电位分析广泛应用于工业分析、环境监测、医疗诊断等领域，已逐步成为化学及生物传感器领域新的突破点之一。本项目从开发新的分子识别材料、设计新的换能机制、构建小型化便携式分析系统三个方面，对电位型传感器进行了深入系统的研究。针对传统聚合物膜电极仅能检测简单离子的局限，采用核酸适体和分子印迹聚合物作为识别材料，利用新型的分子识别原理，发展了可检测有机小分子、生物大分子、细胞以及非稳态离子等多类物质的电位型传感新方法，有效拓宽了电位型传感器的应用范围；基于电化学调控技术，提出了计时电位及可视化换能新机制，有效提高了电位检测的灵敏度、可逆性和稳定性；基于新型纳米材料及纸芯片技术，开发了小型化、易携带、便于批量化生产的电位型传感器，提高了传感器的实用性。本项目丰富和发展了电位型传感器检测的新原理新方法，拓展了传感器的应用空间，提高了电极的响应性能，有力地推动了现代电位分析技术的发展。

二、创新点和科学价值

发展了基于核酸适体、分子印迹聚合物等新型分子识别材料和识别原理的聚合物膜电位型传感器，突破了传统离子选择性电极只能检测简单离子的局限，实现了对于有机小分子、生物大分子、细胞以及非离子态、非稳态物质的高选择性、高灵敏度电位检测。

基于电化学调控技术，提出了计时电位及可视化换能新机制。计时电位法实现了对于离子、有机小分子、生物大分子、细菌等的原位、连续、快速检测以及单一电极对双组分测定；可视化换能新机制显著提高了敏感膜电位分析的灵敏度。

发展了基于新型纳米材料及纸芯片技术的小型化便携式电位型传感器及其检测系统。基于新型碳基纳米材料、半导体材料以及纳米多孔金材料为离子-电子传导层，提高了固体接触式离子选择性电极的稳定性和抗干扰能力，延长了传感器的实用寿命；基于折纸操作，开发了小型化、功能化三维电位型生物传感纸芯片技术，拓展了电位型纸芯片的功能、测量对象及应用空间。

三、社会经济效应和应用前景

固体接触式离子选择性电位传感器具有易于微型化、耐用、维护方便等特点，成为电位型传感器研究及应用的热点领域。采用新型纳米材料，极大地改善了传感器的稳定性和抗干扰能力、延长了电极的使用寿命，在环境监测、工业分析及医疗诊断等领域具有重要的应用价值。此外，开发的纸基芯片小型化电位传感平台具有成本低、加工简易、使用和携带方便等优点，在环境监测、临床诊断和质量控制等领域具有广阔的应用前景。