基于Janus双极电极的生物传感新方法研究及应用

Developing high sensitive micro-biosensors to investigate the interaction mechanism between biomolecules, real time tracking and dynamic determination of biomolecules, is the urgent demand of bioanalysis. In this project, we propose to combine the bipolar electrode-electrochemiluminescence technique and the swimming principle of Janus particles to develop and design a series of novel Janus bipolar electrodes. The aim of this project is to achieve multi-parameter measurement including space-time resolution, potential resolution, and electrochemiluminescence. Besides, it can realize real time and dynamic measurement of biomolecules. We focus on the development of bipolar electrode surface regulation and the signal collection mode in order to broaden its application. Through the regional selective modification of bipolar electrode, we expect to study the energy transfer and electron transfer mechanism on Janus bipolar electrode and achieve high sensitive temporal and spatial analysis and imaging. The finish of this project will provide powerful tools for sensitive detecting and investigating the interaction principle of biomolecules.

开发高灵敏的微型传感器研究生物分子间的相互作用机制，对生物分子进行示踪与动态监测，是当代生命分析的迫切需求。本课题拟结合双极电极电致化学发光技术和Janus颗粒的驱动原理，发展和设计一系列新型Janus双极电极，发展多参数相结合的分析方法：时空分辨、电位分辨和电致化学发光，高灵敏的对生物活性分子进行实时、动态监测。重点在于改善目前双极电极表面调控以及信号收集模式的单一性问题，进一步拓宽其应用范围。通过双极电极表面的区域选择性修饰，探索其能量转移和电荷传递机制，实现高灵敏的时空分析和成像。该项目的完成可为研究生物分子的时空分布及相互作用方式提供新思路和新方法。

开发高灵敏的微型传感器研究生物分子间的相互作用机制，对生物分子进行示踪与动态监测，是当代生命分析的迫切需求。本课题通过电化学、化学反应等手段构建了多种材料、形状和尺寸的单面以及双面Janus微马达，研究了Janus表面材料的催化性能及其对微马达运动行为的影响，探索微马达运动的高速运动机制，提出了新型运动机理，建立了Janus微马达表面覆盖催化材料的面积与其运动行为之间的定量关系；构建了能量转移体系，用于前列腺特异型抗原的检测；考察了Janus材料的自主运动对染料的吸附和降解效果，为环境污染物的降解提供一种便捷的方式；构建了Janus阵列，通过电化学的方法在其表面沉积不同面积的金纳米颗粒用于生物分子组装，探索了金的面积与电致化学发光信号之间的定量关系，并用于单颗粒电化学发光检测牛奶中四环素的含量；利用杂交链反应的高效信号放大效果，实现了双氧水和生物分子的同时检测分析。该项目的完成为研究生物分子的时空分布及相互作用方式提供了新思路和新方法。