項目簡介：   本項目屬化學科學中的電分析化學（電化學分析）的前沿領域。

本項目從電極功能界面修飾著手，以若干重要的生物分子如核酸、蛋白質（酶）、神經遞質等為模型化合物，引入納米技術和生化技術，對多種基材、不同類型的電極系統開展了旨在構建仿生催化界面和傳感器件原型，并建立新型電分析方法的系統、深入的研究。

在微電極理論和應用方面，引進新概念，發現新效應，解決了一系列復雜體系穩態電流表達式的求解問題；導出了陣列微帶電極的電流表達式以及測定方法；創建了十多種在微盤、微柱、微帶及陣列微帶電極上了靈敏測定生物分子的新型生物傳感器。

在生物電化學基礎與應用研究方面，提出了不同類型膜（包括有機聚合膜、無機配合物膜和自組裝單層膜等）構建的方法，揭示了生物分子的界面性質，建立了核酸、蛋白質（酶）、輔酶和生物活性小分子的高靈敏、選擇的電分析方法。

在新型納米仿生界面的構建與生物傳感方面，率先將納米粒子作為電子導線引入電極表面，促進酶和蛋白質的界面反應，其橋聯作用使固定化生物分子的活性得以持久保持；創立了多種構建納米仿生界面的方法，研制成一批響應快、靈敏度高、壽命長的生物傳感器；開創了在場效應管絕緣柵界面的納米組裝，研制成國際上第一支納米粒子修飾的場效應管生物傳感器；發現了納米粒子的電子導線作用、放大效應和新的反應特性。

在流動體系聯用檢測新方法方面，建立了酶、核苷酸、嘌呤堿基、氨基酸、寡糖、神經遞質、有機酸等重要生化物質靈敏的毛細管電泳電化學檢測新體系。發明了芯片電泳安培檢測新方法，此法既可檢測電活性物質，又可檢測非電活性物質，拓寬了電化學方法在芯片實驗室中的應用范圍。

本項目共發表SCI論文140篇，被SCI他引1887篇次，10篇代表性論文被SCI他引330篇次，單篇最高他引95篇次。引文作者來自美、英、德、日等20余個國家。本項目共培養研究生50余名。

主要發現點：

1. 首次提出穩態反應－擴散層概念，解決了一系列微電極上耦聯均相化學反應和多步電極過程復雜體系穩態電流的求解問題；對幾類構型的微電極過程，引進"等效傳質"、"等濃度面"概念，解決了擴散傳質速率的歸一化問題，揭示了"屏蔽效應"和"滯留效應"，提出了陣列微帶電極的電流方程并實驗證明，建立了相應的實驗方法。在微電極新技術的理論和方法上有原始性的創新。（代表作1）（電化學分析）

2. 創造性地對碳基電極材料進行有機染料類聚合膜修飾（碳纖維）與電化學調控極化處理（玻碳），形成對生物大分子血紅素蛋白類有特異催化性能以及對單鏈DNA有特異識別和檢測能力的仿生界面；率先將金屬Ag用于蛋白質類電子傳遞和界面行為的研究，并對Pt、Au、Ag等金屬基（微）電極進行無機、有機聚合物膜和自組裝膜修飾，形成對生物小分子（神經遞質等）和蛋白質具有優良催化性能和促進界面電子傳遞的仿生界面。開拓了對兩類電極、兩類生物物質性能研究和靈敏測定的領域。（代表作2，3）（電化學分析）

3. 首先將納米金膠作為電子導線引入電極表面，發現其橋聯作用并可使固定化酶和蛋白質的活性得以持久保持，使酶/蛋白質等生物大分子的直接電化學變得容易進行，在此基礎上創立了多種構建納米仿生界面的方法，為研制高性能的無試劑生物傳感器開辟了新途徑，研制成一批響應快、靈敏度高、壽命長的生物分子傳感器件。（代表作4，5，6，7）（電化學分析）

4. 首次將納米粒子引入離子敏場效應管（ISFET）的柵極，研制成國際上第一支納米粒子修飾的性能優良的場效應管生物傳感器；發現納米MnO2相對于微米MnO2性質的突變，據此研制成多種靈敏度高，壽命長的ENFET傳感器件。并據此提出了一種新的有效消除共存物質對被測物質如抗壞血酸對葡萄糖、乳酸等檢測干擾的方法。（代表作8）（電化學分析）

5. 發現微流控芯片上驅動物質遷移實現分離的高壓電場對低電平電化學檢測系統的干擾因素（通常必須設法排除）可成為建立新測定方法的原理，據此發明了一種新型芯片毛細管電泳電化學安培檢測法。它在同一系統中，既可對電活性的物質進行檢測，同時又能定量檢測非電活性物質，解決了長期以來困惑微通道中分離高壓電場對電化學測定系統的耦合干擾的難題；同時建立了多種動態修飾PDMS芯片生物分析新體系；提出了酶、核苷酸、嘌呤堿基、氨基酸、寡糖、神經遞質、有機酸等重要生化物質靈敏的毛細管電泳電化學檢測新方法。（代表作9，10）（電化學分析）

主要完成人：

1.  陳洪淵

此項目的負責人，全面負責和具體指導該項目的設計與研究，對發現點1、2、3、4、5和全部代表作作出了貢獻。在該項研究中投入的工作量占本人工作量的80%以上。

2.  徐靜娟

參與建立了多種納米仿生界面的制備方法，發現納米MnO2的特異性，并研制成國際上第一支納米粒子修飾的場效應晶體管生物傳感器，創建了芯片電泳安培檢測新方法。對發現點3、4、5和代表作5、6、7、8、9、10作出了貢獻。在該項研究中投入的工作量占本人工作量的80%以上。

10篇代表性論文：

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