基于二维过渡金属二硫化物纳米材料超灵敏电化学生物传感器研究

Recently, two-dimensional transition-metal dichalcogenides nanosheets and its nanocomposites have attracted increasing attention due to excellent optical, electrical and catalytic performances that come from its unique physical structure. This project aims to synthesis of some novel two-dimensional transition-metal dichalcogenides nanosheets and its nanocomposites. A series of simple, rapid, ultrasensitive and universal electrochemical biosensing platforms will be developed for protein detection based on the new materials by specific recognition of antibody and aptamer combined with signal amplification strategies (such as the substrate catalytic technology, DNA terminal protection assay, nicking endonuclease-assisted target recycling amplification, rolling circle amplification and hybridization chain reaction amplification), and would be applied to real samples (cancer cell, blood, ect.) analysis. It is expected to provide simple and practical new methods and technologies for serious early diagnosis, clinical treatment and drug screening of derious diseases (such as cancer).

二维过渡金属二硫化物纳米片及其复合材料具有类石墨的独特的物理结构而具有优良的光学、电学、催化等性能，近来备受关注。本项目拟合成多种新型二维过渡金属二硫化物纳米片及其复合材料，利用抗体、核酸适体等对靶标蛋白质的特异性识别，结合多种信号放大技术（如底物催化放大技术、核酸末端保护分析技术、核酸内切酶辅助目标循环放大技术、滚环扩增技术、杂交链反应放大技术等），构建一系列简单、快速、高灵敏、高特异性的电化学生物传感新平台，实现对蛋白质的灵敏、通用性检测，并应用于肿瘤细胞、血样等实际样品分析，期望为癌症等重大疾病的早期诊断、临床治疗和药物筛选等提供简便实用的新方法和新技术。

蛋白质是生物体中的必要组成部分，参与了各种重要的生理过程，建立新型的高灵敏高特异性检测蛋白质分子的分析方法具有重要意义。二维过渡金属二硫化物纳米片及其复合材料具有类石墨的独特的物理结构而具有优良的光学、电学、催化等性能，近来备受关注。本项目开展了包括二硫化钼、二硫化钨、二硫化钒和二硒化钼等二维过渡金属硫属化合物纳米材料及其与石墨烯等碳材料的纳米复合物的制备工作，对材料的结构及组成进行了详细表征；基于新型过渡金属二硫化物纳米材料构建了新型电化学传感平台，结合核酸适体、DNA互补链等对靶分子的特异性识别和生物放大技术如杂交链式反应和核酸外切酶等，构建了高灵敏的电化学生物传感器，成功用于如血样等生物样品中蛋白质的特异性检测；同时基于新型电化学传感器还开展了构建包括环境激素、特定DNA序列和MicroRNA等灵敏检测的新方法；此外，我们还将新型过渡金属二硫化物纳米材料进一步拓展到高性能电化学储能装置，也取得了良好的效果。在本项目的支持下，已发表SCI论文30篇，其中一区论文20篇，二区论文10篇，获得河南省自然科学优秀论文一等奖1项，二等奖1项，出版专著1部，授权国家发明专利4项，培养研究生9名，青年教师5名，本科生20多名，圆满地完成了预期目标。