基于水分子的电催化氧化反应构建电化学生物传感器

Catalytic signal amplification is one of the strategies to improve the sensitivity of electrochemical biosensors. The commonly used substrates for electrocatalytic signal amplification including hydrogen peroxide, glucose and so on. Water is the reaction medium for most of electrochemical biosensors. However, there are no reports of electrochemical sensing devices with H2O molecule as the catalyst substrate. The reported water oxidation electrocatalysts operate at both high pH value and high oxidation potential, thus limiting their practical utility for developing electrochemical sensing devices because the high oxidation potential will bring high background current and a high pH environment will hamper the biomolecular interactions. This project aims to develop a new water oxidation electrocatalyst used for the design of electrochemical sensing devices. The electrocatalyst has the advantages of small size, good water solubility, easy synthesis and fast electron transfer rate. Moreover, the electrochemical sensing devices with H2O molecule as the substrate of electrocatalytic reaction obviate the addition of additional substrates and have the advantages of simple operation procedure, environment friendliness and low background current. This project can provide new ideas and important information for the design of sensors, and is of great significance for the practical applications of electrochemical sensors.

基于催化反应的信号放大是提高电化学生物传感器灵敏度的有效措施之一。过氧化氢、葡萄糖等分子是电催化信号放大常用的基底物质。水是大多数电化学生物传感器的反应介质，然而，目前尚未见直接以水分子作为催化反应底物的传感器的报道。当前报道的用于水分子氧化的电催化剂需要在较高的pH及氧化电位下才能发挥催化作用，而高的pH不利于生物分子之间的相互作用，高的氧化电位会产生较大的背景电流。基于申请者在电分析及金属催化方面的研究基础，本项目拟开发一种用于水分子氧化的电催化剂，该电催化剂具有体积小、水溶性好、容易合成、氧化电位低等特点；进一步，采用该类电催化剂构建几种电化学生物传感器，该类传感器以水分子作为催化反应的底物，具有操作简单、环境友好、背景电流低、不需要添加额外的基底物质等优点。本项目的研究工作能够为传感器的设计提供新的思路和重要信息，对电化学传感器的推广应用具有十分重要的意义。

基于催化反应的信号放大是提高电化学生物传感器灵敏度的有效措施之一。过氧化氢、葡萄糖等分子是电催化信号放大常用的基底物质。水是大多数电化学生物传感器的反应介质，然而，目前尚未见直接以水分子作为催化反应底物的传感器的报道。当前报道的用于水分子氧化的电催化剂需要在较高的pH及氧化电位下才能发挥催化作用，而高的pH不利于生物分子之间的相互作用，高的氧化电位会产生较大的背景电流。基于申请者在电分析及金属催化方面的研究基础，本项目开发一种用于水分子氧化的电催化剂，该电催化剂具有体积小、水溶性好、容易合成、氧化电位低等特点；进一步，采用该类电催化剂构建几种电化学生物传感器，该类传感器以水分子作为催化反应的底物，具有操作简单、环境友好、背景电流低、不需要添加额外的基底物质等优点。本项目的研究工作为传感器的设计提供新的思路和重要信息，对电化学传感器的推广应用具有十分重要的意义。