基于功能化抗氧化仿生酶微阵列的单细胞活性氧电化学分析

单细胞活性氧的原位、实时、动态检测对于研究活性氧在生命过程中的作用机理，预防和治疗疾病，以及对于抗氧化药物的研制与开发，具有重大的科学意义。本项目拟通过对活性氧具有特异性的抗氧化仿生酶的功能化设计，构建纳米界面，实现其直接电子转移。通过对仿生酶电化学特性的研究，构筑选择性高、线性范围宽、稳定性好的活性氧传感器。与此同时，从微电极阵列化出发，利用仿生酶的稳定性与功能化设计，结合细胞原位固定的生物技术，在仿生酶阵列界面实现单细胞的选择性固定和原位培养，形成细胞表面受激释放活性氧的富集，提高单细胞检测中的灵敏度、检测限等分析特性，实现单细胞活性氧原位、实时、动态的电化学分析。本研究不仅将建立一种利用仿生酶直接电子传递，构筑活性氧及其他生物小分子传感器的方法；而且将为单细胞生物小分子的电化学分析提供一种成本低廉、切实可行的研究模式。

本项目设计与合成了对活性氧具有特异性催化的功能化抗氧化仿生酶，并且构建了纳米界面，实现了其直接电子转移。在此基础上，通过对仿生酶电化学特性的研究，构筑了选择性高、线性范围宽、稳定性好的活性氧传感器。另一方面，根据非接触光催化原理，制备了二氧化钛及金属纳米等多种形貌的微电极阵列化，利用仿生酶的稳定性与功能化设计，结合细胞原位固定的生物技术，在仿生酶阵列界面实现了细胞的选择性固定和原位培养，形成了细胞表面受激释放活性氧的富集，提高了细胞活性氧检测中的灵敏度、检测限等分析特性，实现了细胞活性氧原位、实时、动态的电化学分析。本研究不仅建立了一种利用仿生酶直接电子传递，构筑活性氧及其他生物小分子传感器的方法；而且为细胞生物小分子的电化学分析提供了一种成本低廉、切实可行的研究模式。通过本项目的实施，发表标注基金资助 (20975075) 论文22篇，其中影响因子大于10的3篇，包括Angew. Chem. Int. Ed. 2篇、Adv. Mater. 1篇；影响因子大于5的13篇；申请国家发明专利2项；培养3名博士生和9名硕士生；获得中国分析测试协会科学技术奖一等奖1项；圆满地完成了基金预期目标。多次邀请国内外专家讲学，并受邀在国际学术会议做邀请报告5次。