项目简介：   本项目属化学科学中的电分析化学（电化学分析）的前沿领域。

本项目从电极功能界面修饰着手，以若干重要的生物分子如核酸、蛋白质（酶）、神经递质等为模型化合物，引入纳米技术和生化技术，对多种基材、不同类型的电极系统开展了旨在构建仿生催化界面和传感器件原型，并建立新型电分析方法的系统、深入的研究。

在微电极理论和应用方面，引进新概念，发现新效应，解决了一系列复杂体系稳态电流表达式的求解问题；导出了阵列微带电极的电流表达式以及测定方法；创建了十多种在微盘、微柱、微带及阵列微带电极上了灵敏测定生物分子的新型生物传感器。

在生物电化学基础与应用研究方面，提出了不同类型膜（包括有机聚合膜、无机配合物膜和自组装单层膜等）构建的方法，揭示了生物分子的界面性质，建立了核酸、蛋白质（酶）、辅酶和生物活性小分子的高灵敏、选择的电分析方法。

在新型纳米仿生界面的构建与生物传感方面，率先将纳米粒子作为电子导线引入电极表面，促进酶和蛋白质的界面反应，其桥联作用使固定化生物分子的活性得以持久保持；创立了多种构建纳米仿生界面的方法，研制成一批响应快、灵敏度高、寿命长的生物传感器；开创了在场效应管绝缘栅界面的纳米组装，研制成国际上第一支纳米粒子修饰的场效应管生物传感器；发现了纳米粒子的电子导线作用、放大效应和新的反应特性。

在流动体系联用检测新方法方面，建立了酶、核苷酸、嘌呤碱基、氨基酸、寡糖、神经递质、有机酸等重要生化物质灵敏的毛细管电泳电化学检测新体系。发明了芯片电泳安培检测新方法，此法既可检测电活性物质，又可检测非电活性物质，拓宽了电化学方法在芯片实验室中的应用范围。

本项目共发表SCI论文140篇，被SCI他引1887篇次，10篇代表性论文被SCI他引330篇次，单篇最高他引95篇次。引文作者来自美、英、德、日等20余个国家。本项目共培养研究生50余名。

主要发现点：

1. 首次提出稳态反应－扩散层概念，解决了一系列微电极上耦联均相化学反应和多步电极过程复杂体系稳态电流的求解问题；对几类构型的微电极过程，引进"等效传质"、"等浓度面"概念，解决了扩散传质速率的归一化问题，揭示了"屏蔽效应"和"滞留效应"，提出了阵列微带电极的电流方程并实验证明，建立了相应的实验方法。在微电极新技术的理论和方法上有原始性的创新。（代表作1）（电化学分析）

2. 创造性地对碳基电极材料进行有机染料类聚合膜修饰（碳纤维）与电化学调控极化处理（玻碳），形成对生物大分子血红素蛋白类有特异催化性能以及对单链DNA有特异识别和检测能力的仿生界面；率先将金属Ag用于蛋白质类电子传递和界面行为的研究，并对Pt、Au、Ag等金属基（微）电极进行无机、有机聚合物膜和自组装膜修饰，形成对生物小分子（神经递质等）和蛋白质具有优良催化性能和促进界面电子传递的仿生界面。开拓了对两类电极、两类生物物质性能研究和灵敏测定的领域。（代表作2，3）（电化学分析）

3. 首先将纳米金胶作为电子导线引入电极表面，发现其桥联作用并可使固定化酶和蛋白质的活性得以持久保持，使酶/蛋白质等生物大分子的直接电化学变得容易进行，在此基础上创立了多种构建纳米仿生界面的方法，为研制高性能的无试剂生物传感器开辟了新途径，研制成一批响应快、灵敏度高、寿命长的生物分子传感器件。（代表作4，5，6，7）（电化学分析）

4. 首次将纳米粒子引入离子敏场效应管（ISFET）的栅极，研制成国际上第一支纳米粒子修饰的性能优良的场效应管生物传感器；发现纳米MnO2相对于微米MnO2性质的突变，据此研制成多种灵敏度高，寿命长的ENFET传感器件。并据此提出了一种新的有效消除共存物质对被测物质如抗坏血酸对葡萄糖、乳酸等检测干扰的方法。（代表作8）（电化学分析）

5. 发现微流控芯片上驱动物质迁移实现分离的高压电场对低电平电化学检测系统的干扰因素（通常必须设法排除）可成为建立新测定方法的原理，据此发明了一种新型芯片毛细管电泳电化学安培检测法。它在同一系统中，既可对电活性的物质进行检测，同时又能定量检测非电活性物质，解决了长期以来困惑微通道中分离高压电场对电化学测定系统的耦合干扰的难题；同时建立了多种动态修饰PDMS芯片生物分析新体系；提出了酶、核苷酸、嘌呤碱基、氨基酸、寡糖、神经递质、有机酸等重要生化物质灵敏的毛细管电泳电化学检测新方法。（代表作9，10）（电化学分析）

主要完成人：

1.  陈洪渊

此项目的负责人，全面负责和具体指导该项目的设计与研究，对发现点1、2、3、4、5和全部代表作作出了贡献。在该项研究中投入的工作量占本人工作量的80%以上。

2.  徐静娟

参与建立了多种纳米仿生界面的制备方法，发现纳米MnO2的特异性，并研制成国际上第一支纳米粒子修饰的场效应晶体管生物传感器，创建了芯片电泳安培检测新方法。对发现点3、4、5和代表作5、6、7、8、9、10作出了贡献。在该项研究中投入的工作量占本人工作量的80%以上。

10篇代表性论文：

1.   The application of the concept of the steady-state reaction diffusion layer to a study of the electrode processes with multistep reactions at microelectrodes under steady-state conditions, J Electroan

2.   Methylene-blue perfluorosulfonated ionomer modified microcylinder carbon-fiber electrode and its application for the determination of hemoglobin Anal Chem 66, 4538-4542

3.   Catalytic oxidation of dopamine at a microdisk platinum electrode modified by electrodeposition of nickel hexacyanoferrate and Nafion(R) J Electroanal Chem, 408, 219-223

4.   Hydrogen peroxide sensor based on horseradish peroxidase-labeled Au colloids immobilized on gold electrode surface by cysteamine monolayer Anal Chim Acta 391, 73-82

5.   Interfacing Cytochrome c to Electrodes with a DNA - carbon Nanotube Composite Film, Electrochem Commun, 4(6), 506-509

6.   Electrochemically deposited nanocomposite of chitosan and carbon nanotubes for biosensor application Chem Commun, (16), 2169-2171

7.   Multilayer membranes via layer-by-layer deposition of organic polymer protected Prussian blue nanoparticles and glucose oxidase for glucose biosensing, Langmuir, 21(21): 9630-9634

8.   A sensitive biosensor for lactate based on layer-by-layer assembling MnO2 nanoparticles and lactate oxidase on ion-sensitive field-effect transistors Chem Commun, (6), 792-794

9.   Electrochemical Detection Method for Non-electroactive and Electroactive Analytes in Microchip Electrophoresis. Anal. Chem, 76(23), 6902-6907

10.  A Dynamically Modified Microfluidic Poly(dimethylsiloxane) Chip with Electrochemical Detection for Biological Analysis, Electrophoresis, 23(20), 3558-3566