生物电化学检测新方法研究

The rapid development of economy makes human health related issues, such as environment quality, food safety and disease diagnosis and treatment, get more and more attention from researchers. To detect and analyze the substances related to environment, food and disease is not only an important premise to ensure human health, but also significant to prevent and control the related problems. In order to guide the preparation of bioactive molecule sensors and materials, this project plans to study the structure-activity relationship of bioactive molecules by using quantum chemistry calculation and chemometrics. The project also intends to prepare electrochemical sensors and bioactive molecule sensors, using them to carry out application studies, such as substance detection, and conducting simulation studies on the properties of the sensors by combining quantum chemistry calculation or biological molecular simulation. Besides, the project attempts to prepare bioactive molecule functionalized materials, and carry out simulation studies on the properties of materials by combining quantum chemistry calculationor biological molecular simulation. Then, the project prepares the electrodes modified by the bioactive molecule functionalized materials and carries out application studies on substance detection. At the same time, we will explore efficient detection methods. Moreover, by using quantum chemistry calculation (or biological molecular simulation) and chemometrics, the project will study the structures and properties of bioactive molecule electrochemical sensors and materials, and establish evaluation indexes of their structures and properties.

社会经济的快速发展使随之而来的环境质量、食品安全和疾病诊疗等人类健康相关问题越来越受到研究工作者的重视。加强对环境、食品和疾病相关物质的检测分析是保证人类健康及对环境、食品和疾病相关问题实施防控的重要前提。本项目利用量化计算(或生物分子模拟)和化学计量学等方法对生物分子的结构活性关系进行研究，以指导相关传感器和材料的制备；拟制备电化学传感器和生物活性分子传感器，利用它们进行物质检测等应用研究，并结合量化计算方法(或生物分子模拟)对传感器的性能进行模拟研究；拟制备生物活性分子功能化的材料，并结合量化计算方法(或生物分子模拟)对材料的性能进行模拟研究，进一步制备生物活性分子功能化材料修饰的电极，并开展物质检测等应用研究；探索高效检测方法；拟结合量化计算(或生物分子模拟)和化学计量学等方法研究生物活性分子电化学传感器和材料的结构和性能，并建立其结构和性能的评价指标。

项目基于功能化材料制备了新型高效传感器并利用它们进行物质检测等应用研究，同时研究了材料性能及传感器性能。利用量化计算等方法研究了材料结构特征以及传感器检测机理，为相关检测新方法的发展提供了基础理论依据。项目执行期间取得了一系列创新性研究成果：实现了ZnTCPP水溶性金属卟啉在RGO/AuNPs/CS纳米复合材料上的π-π纳米组装并用于对苯二酚的光电化学传感检测；基于5,10,15,20-(4-磺酸苯基)卟啉(TPPS4)-Fe2+体系的“turn off”型荧光传感器测定了实际样品中的过氧化氢(H2O2)和葡萄糖；基于石墨相氮化碳量子点酶促反应的新型荧光探针检测了对苯二酚；开展了D-π-A型高效共轭卟啉染料敏化剂的理论研究；基于TCPP NS-GO复合材料/过硫酸钾体系的电化学发光检测了Fe3+；基于石墨相氮化碳量子点和核黄素之间共振能量转移实现了对核黄素的电致化学发光及荧光传感；实现了矩形状磷化钴纳米片制备及其电化学析氢性能研究；研究了蛋白质蛋白质相互作用PPI及其突变对蛋白质稳定性和疾病的影响；研究了发光MOFs材料的电子结构特征及其激发态特征；实现了Zr-MOFs复合纳米材料的铜离子荧光探针；基于变量稳定性的描述符选择方法选择了酶抑制挤描述符；实现了type II WO3/g-C3N4的制备及其光电化学性能研究；实现了基于磺酸基卟啉(TPPS4)-Hg2+体系的肉眼及开关型荧光检测谷胱甘肽；构建了水分散石墨相氮化碳(w-g-C3N4)荧光传感器检测了实际样品中的亚硝酸盐(NO2-)；实现了卟啉基复合材料的构建和其光捕获行为研究；基于定量构效关系研究了检查点激酶1的吡唑并[1,5-a] 嘧啶衍生物抑制剂；实现了P 掺杂的金红石相TiO2纳米线光电化学氧化水；实现了电化学腐蚀法在铁基底上垂直生长不同结构氧化铁的光电化学性能研究。仍有部分成果将在发表时标注项目号。