环境敏感的智能生物电化学界面的构建与性质研究

环境敏感的智能生物电化学界面是通过电化学技术将随外界环境的微小物理和化学刺激（如温度、pH 值、光和离子浓度）变化而自身的某些物理和化学性质会发生响应突变的聚合物固定/组装在电极表面，其展现出独特的物理化学性质及特有的功能。这种智能生物电化学界面，可以根据环境变化调控界面性质，进而调控蛋白质在界面的吸附与脱附，达到控制蛋白质到界面的电子转移的"开"与"关"，发展可逆的双稳态的生物单分子识别与电子转移的动态结构，研究氧化还原物质在生物相容性界面上的电子转移规律，理解生物分子在进行的高效的、有选择的电子转移过程的奥妙，揭示生物分子间相互作用、构象关系和电子传递的规律，制备智能化的第三代生物电化学传感器和分子器件，着重解决生命科学、材料科学和表面科学中的某些基本问题。

该项目取得如下研究成果：1.构建了环境敏感的智能生物电化学界面，应用电化学和光谱技术研究了外界环境的微小物理和化学刺激（如温度、pH 值、光和离子浓度）而引起的界面物理和化学性质的相应，其展现出独特的电化学性质及纳米效应；2. 通过环境敏感响应来调控智能生物电化学界面，控制蛋白质在界面的吸附与脱附，达到控制蛋白质到界面的电子转移的“开”与“关”，研究氧化还原物质在生物相容性界面上的电子转移规律，理解生物分子在进行的高效的、有选择的电子转移过程的奥妙，揭示生物分子间相互作用、构象关系和电子传递的规律，制备智能化的第三代生物电化学传感器和分子器件；2.创新性将石墨烯这一新型的二维准晶体材料引入电化学和生物传感器领域，发挥了二维结构的结构特性和量子行为，及高电导性、大比表面积和生物相容性等优异的性质，在生物传感器方面开展了深入和系统的研究工作，引起国内外广泛关注；3.创新性发展了电化学界面成像技术，为单纳米颗粒电催化活性和单细胞等生物过程进行高通量的原位成像监控提供了新方法，文章以Nature Nanotechnolgy封面论文发表。学术成果显著，标注基金资助论文34篇（其中IF>9论文，10篇; IF>5，24篇; IF>3，32篇）, 在Nature Nanotechnology, J Am Chem Soc, Anal Chem(8篇), ACS Nano(3篇), Adv Funct Mater ( 2篇), Chem Commun, Eur J Chem ( 2篇), J Mater Chem, Biosensors Bioelectronics, J Phys Chem C, Electrochem Commun和Talanta等国际学术刊物，受国际著名学术期刊Chem Rev, Chem Soc Rev, Trends in Biotechnol, Phys Chem Chem Phys和Current Organic Chemistry邀请发表综述五篇。上述论文被SCI引用1421次，单篇最高引用268次，两篇论文为2010年中国百篇最具影响国际学术论文。获中国分析测试协会科学技术一等奖（2010年，排名第一）、中国化学会巴斯夫知识创新奖（2011年）和和高等学校自然科学一等奖（2012年，排名第一)等。