基于人工抗体型高性能光电转换纳米材料的激素传感器研究

This project aims to construct the photoelectrochemical hormone sensors with good selectivity, high sensitivity and low cost by using artificial antibodies with high photoelectric conversion performance and molecular recognition characters. The artificial antibodies were prepared by using perovskite structured materials as the substrate through the molecularly imprinted methods. The molecularly imprinted process of hormone in organic solution would improve the stability of perovskites and endow the material with molecular recognition ability and high photoelectric conversion efficiency. The photoelectrochemical （PEC） sensors for hormone detection based on this material would overcome the shortcomings such as complexity, high-cost and the difficult to obtain antibodies of hormone of some other reported works. The effects which would influence the photoelectrochemical and recognition characters of the artificial antibody would be studied in detail. The photoelectron transfer and recognition mechanism will also be discussed in detailed. The project integrates the creative advantages of nano-perovskite materials and artificial antibodies. It would promote the development of PEC sensors and applications of nano-perovskite and molecularly imprinted polymers.

本项目拟以拥有优异光电转换性能的钙钛矿纳米材料等为载体，通过分子印迹等方法制备能够识别激素分子的人工抗体，构建选择性好、灵敏度高、成本低廉的激素光电化学传感器。项目拟在有机相中将激素分子印迹到钙钛矿等光电纳米材料表面，通过功能单体聚合形成的疏水层提高钙钛矿等材料的稳定性，制备既具备良好的光电转换性能又拥有优异的识别性能的光电转换材料。以这种人工抗体为界面构建的光电化学传感器有助于解决现有激素测定成本高、灵敏度不够、高亲和力抗体难以获取等不足。项目将优化人工抗体型钙钛矿等纳米材料的制备条件，研究材料组成、形貌、结构以及功能单体种类等对材料稳定性、光电性能和识别性能的影响，探索和揭示该类材料对激素分子的识别条件和识别机理，开发能快速、灵敏检测激素分子的光电传感器。该项目将推动光电材料在分析领域的应用，促进钙钛矿等光电材料、光电化学传感和激素检测技术的进一步发展，具有重要的科学意义和社会价值。

本项目拟以钙钛矿等具备光电性质的纳米材料为载体，通过分子印迹方法制备能够识别激素分子的人工抗体，构建选择性好、灵敏度高、成本低廉的激素光电化学传感器。迄今为止，本项目的取得的成果包括：（1）探索了提高钙钛矿水相稳定性的方法。项目研究了溶剂种类、添加剂及包裹模式对钙钛矿的影响，创新性地将碳量子点引入到钙钛矿的合成中，协同聚合物包裹，合成了水相稳定的钙钛矿量薄膜，研究了碳量子点和聚合物包裹对钙钛矿性能的影响。在少量碳量子点存在的情况下，钙钛矿的光生电子和空穴复合时间变长，提高了钙钛矿的光电性能；（2）探索了本体聚合、电化学聚合、溶胶凝胶法、光交联和热聚合等分子印迹方法在基于钙钛矿等光电材料上的印迹效果和印迹性能。研究表明热聚合和光交联法是在钙钛矿的表面形成识别层的有效方法，且具有操作简单等优势；（3）研究了分子印迹聚合物对钙钛矿性能的影响，探索了基于分子印迹聚合物功能化的钙钛矿在光电传感中的应用。分子印迹聚合物能够有效包裹在钙钛矿的外围，减小了钙钛矿与空气和水的接触，协同提高钙钛矿的稳定性，同时，充当人工抗体，能够选择性地识别目标分子，赋予钙钛矿选择性，所形成的传感器能对激素分子进行特异性识别。（4）优化了分子印迹的条件，研究了光电材料的种类、结构以及单体种类等对光电传感器的性能影响，无机有机杂化钙钛矿是能够进行自供能光电传感测定的优良选择，而无机钙钛矿材料具有很好的荧光性能，适用于构建荧光型传感器，单独作为光电传感元件，效果较差。(5)基于上述研究，构建了一系列光电传感器，用于实际样品的检测。