新型石墨烯复合物的微电化学传感及其细胞分析研究

Cells are the basic structure and functional units of living organisms. Analysis of cells has become a hot topic in the frontier field of analytical chemistry, not only conducive to study cell chemistry and metabolism and cell function to determine the chemical composition of the cell, but also help determine the cell characteristics, further study pathological and pharmacological related diseases mechanism. A new generation of micro-sensors developed by microelectrode electrochemical technique for testing electrophysiological studies of intracellular microenvironment provides a powerful tool. However, one of the key steps is to achieve the electrochemical detection of the target molecule by a high selectivity of nanointerface. Therefore, it is great significant to exploit the novel nanomaterials with the highly specific for the reactive small molecules in cells. On basis of the recent established the carbon nanomaterials-modified the conventional electrodes with the highly selectivity to detect the cells secrete reactive small molecules and the accumulation of research work, this project aimed at further development of new graphene/metal nanocomposites, and construction of high sensitivity, good selectivity of micro-electrochemical nanosensor interfaces, to develop a variety of micro-electrochemical sensors for the monitoring of cellular reactive small molecules, thus establish the new method for real-time monitoring of cells. This project will promote the development of cell biology and clinical science with theoretical significance and scientific value.

细胞是组成生物机体的基本结构和功能单位。细胞的分析研究已经成为分析化学前沿学科领域中的热门话题,研究细胞化学不仅有利于确定细胞功能和代谢及细胞内的化学成分,而且还有利于确定细胞特征,进行疾病的病理和有关药理的机制研究。通过微电极电化学技术发展起来的新一代微传感器为细胞内微环境测试和电生理研究提供了有力的手段。然而，电化学检测的关键步骤之一是通过纳米界面的高选择性实现目标分子的检测。因此,开发具有特异性的细胞内活性小分子检测的新型纳米材料具有重大的实际意义。本研究项目以我们前期所建立的碳纳米材料修饰常规电极来高选择性检测细胞分泌活性小分子的方法和研究积累为基础,旨在进一步研发新型石墨烯/金属纳米复合材料，构建灵敏度高、选择性好的微电化学纳米传感界面,研制多种监测细胞内活性小分子的微电化学传感器,拟建立细胞实时在线监测新方法，对促进细胞生物学和临床科学的发展具有重要的理论意义和科学价值。

细胞活性小分子的分析研究已经成为分析化学前沿学科领域中的热门话题,研究细胞分泌的各种活性小分子不仅有利于确定细胞功能和代谢及细胞内成分的变化,而且还有利于确定细胞特征,进行疾病的病理和有关药理的机制研究。通过微电极电化学技术发展起来的新一代微传感器为细胞内微环境测试和电生理研究提供了有力的手段。然而，电化学检测的关键步骤之一是通过纳米界面的高选择性实现目标分子的检测。因此,开发具有特异性的细胞内活性小分子检测的新型纳米材料具有重大的实际意义。申请人前期研究成果表明，针对某一活性小分子检测的特异性与纳米传感界面的高选择性密切相关。本项目在前期研究的基础上，进一步发展新型石墨烯/金属纳米复合材料，构建高灵敏度、高选择性的特异性电化学纳米传感界面，研制多种用于监测细胞分泌活性小分子如活性氧活性氧、活性氮的的电化学传感器。同时，合成一系列生物传感相关的其他纳米材料如钙钛矿、凹凸棒土等金属复合物，构建多种常见活性小分子如葡萄糖、过氧化氢、环境污染物中的亚硝酸根离子等的电化学传感器。最终，选择性能优异的纳米复合材料进行特异性微纳米传感界面的研制，建立起细胞内针对这些活性小分子实时在线监测的新方法，构建“微型化”传感器件。此研究为进一步促进细胞生物学和临床科学的发展具有重要的理论意义和科学价值。