低温等离子体辅助纳米材料化学发光的传感器阵列研究

本项目拟借助低温等离子体对样品及催化剂的活化能力，来建立低温等离子体辅助纳米材料表面化学发光传感器识别新体系，进而设计传感器阵列，为提高传感器阵列识别性能寻找新途径。重点以无催化发光活性或活性低的物质为研究对象，对该传感器阵列进行性能评价，并根据所得到的特征图谱进行物质识别。低温等离子体的活化特性能够大幅度提高传感器阵列的检测灵敏度，由此可将应用范围扩展到有机污染物、气味剂、呼吸气、易燃易爆物质及生物大分子的检测中；可以避免刻意寻找高反应活性的催化剂，从而大大降低传感器阵列的制作成本，缩短制作时间；同时催化温度的降低有利于减少电量消耗、降低信号背景，为仪器的小型化奠定基础。本项目所提出的低温等离子体辅助的传感器阵列可以大大提高现存纳米材料表面化学发光传感器阵列的识别性能，拓宽传感器阵列的应用领域。

本项目借助低温等离子体对样品及催化剂的活化能力，建立低温等离子体辅助纳米材料表面化学发光传感器识别新体系，设计传感器阵列，为提高传感器阵列识别性能寻找新途径。项目实施中，选择无催化发光活性或活性低，且常规催化发光体系中响应较差的物质为研究对象，如CO、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等气体样品，以及糖类、蛋白质等液态样品。选择成本低、储量丰富、易于合成的催化材料为传感单元，以等离子体为辅助催化的媒介，研究不同种类等离子体在不同催化材料上，对不同物质响应所得到的化学发光信号。并以此为基础，建立新型传感器阵列，得到物质的特征图谱进行物质识别。由于低温等离子体的活化特性能大幅度提高传感器阵列的灵敏度，我们将所建立的传感体系应用到肺癌病人呼吸气体以及糖尿病人尿液的快速检测，通过线性判别分析，得到健康人和癌症病人以及糖尿病人的较好区分，为临床疾病的快速诊断提供了一种新的简单、快速而可靠的方法。该方法可以避免刻意寻找高反应活性的催化剂，大大降低了传感器阵列的制作成本，缩短制作时间；同时催化温度的降低有利于减少电量消耗、降低信号背景，为仪器的小型化奠定基础。此外，我们还利用该低温等离子体的催化发光系统，合成了特殊的高性能材料，得到了低温下CO的催化发光信号，不仅提高了纳米材料表面化学发光传感器阵列的识别性能，还大大拓宽传感器阵列的应用范围。基于该项目，相关研究成果发表有本项目基金标注的论文15篇，其中影响因子大于5.0的有6篇（Nanoscale, IF=6.23; 两篇Anal. Chem., IF=5.86; Chem. Commun., IF=6.38; J. Proteome. Res., IF=5.11; J. Mater. Chem., IF=6.108）；影响因子4.0-5.0的有2篇（分别为Proteomics, IF=4.50; J. Chromatogr. A, IF=4.53）。参加国际会议3次，并本人做报告2次（新加坡，2011，7，南京，2011，8）；参加国内会议3次，并做poster展板汇报；获优秀poster奖3次；授权国家专利一项；撰写专著一项。基于相关研究成果，项目负责人还申请获得2012年“中国化学会青年化学奖”。