獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
2021年CAIA獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)：基于可穿戴電化學(xué)傳感的重金屬離子智能精準(zhǔn)檢測(cè)及應(yīng)用
完成單位：大連理工大學(xué)張大煜學(xué)院
完成人：朱楠，江禹，宿艷，馬俊林，馬鴻婷，沈劉學(xué)
成果簡(jiǎn)介：本項(xiàng)目針對(duì)可穿戴傳感器件及現(xiàn)場(chǎng)快檢設(shè)備在實(shí)際樣品檢測(cè)中精度和準(zhǔn)確度不足的問(wèn)題，以水環(huán)境和人體體液中重金屬離子實(shí)時(shí)快速檢測(cè)為目標(biāo)，致力于簡(jiǎn)便、靈敏、快速的智能可穿戴電化學(xué)傳感器研究，取得了以下進(jìn)展：（1）構(gòu)建了水環(huán)境體系準(zhǔn)確檢測(cè)多種離子的智能可穿戴電化學(xué)傳感器；（2）設(shè)計(jì)了“犧牲模板原位電沉積”法原位制備多孔電極，極大降低了重金屬離子的檢測(cè)限，并實(shí)時(shí)用于化妝品及其他實(shí)際樣品檢測(cè)分析；（3）發(fā)展了絲網(wǎng)印刷技術(shù)與模板電沉積技術(shù)相結(jié)合的傳感器構(gòu)筑新方法，實(shí)現(xiàn)了多種重金屬離子的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能檢測(cè)。這些突破性進(jìn)展極大地推動(dòng)了智能可穿戴電化學(xué)傳感器在環(huán)境檢測(cè)及健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：
（1）構(gòu)建智能可穿戴電化學(xué)傳感體系，原位制備鉍、金等生物相容性良好傳感材料并結(jié)合絲網(wǎng)印刷技術(shù)，耦合便攜式裝備，實(shí)現(xiàn)實(shí)際樣品中多種重金屬離子的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
（2）發(fā)展了“犧牲模板原位電沉積”法原位制備多孔活性材料于電極表面，增加重金屬離子的活性吸附位點(diǎn)來(lái)降低檢測(cè)限，提高靈敏度；同時(shí)利用電化學(xué)活化方法降低背景干擾，提高實(shí)時(shí)檢測(cè)的傳感穩(wěn)定性。
（3）提出了絲網(wǎng)印刷與模板共電沉積技術(shù)結(jié)合的傳感系統(tǒng)構(gòu)筑新方法，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際樣品中的智能化、即時(shí)分析，基于人體體液分析物傳感的健康監(jiān)測(cè)和環(huán)境標(biāo)志物的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等領(lǐng)域開(kāi)展了創(chuàng)新性工作。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：本項(xiàng)目的研究成果，是傳感性能與機(jī)械性能優(yōu)異的智能可穿戴電化學(xué)傳感體系、可穿戴電極表面原位構(gòu)筑多孔傳感材料的新方法、實(shí)時(shí)快速檢測(cè)多種重金屬離子的傳感裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cu2+，Hg2+等重金屬離子的檢測(cè)分析及實(shí)際樣品中即時(shí)定量檢測(cè)。該傳感器件的構(gòu)筑方法可拓展至人體體液生物代謝分子、電解質(zhì)離子及環(huán)境標(biāo)志物等智能傳感體系，進(jìn)而廣泛應(yīng)用于健康監(jiān)測(cè)、環(huán)境快檢等領(lǐng)域。項(xiàng)目相關(guān)研究成果發(fā)表于Analytical Chemistry等國(guó)際權(quán)威期刊20余篇；英文書(shū)籍1本（Wiley出版社）；中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利6個(gè)（1個(gè)已授權(quán)），美國(guó)歐盟發(fā)明專(zhuān)利各一個(gè)（已授權(quán)）；承擔(dān)多項(xiàng)海內(nèi)外相關(guān)科研項(xiàng)目。
應(yīng)用前景：本項(xiàng)目構(gòu)筑的智能可穿戴電化學(xué)傳感體系，具有生產(chǎn)成本低、實(shí)時(shí)、高靈敏、高選擇性、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，尤其在實(shí)際樣品檢測(cè)中具有與標(biāo)準(zhǔn)ICP-MS相一致的檢測(cè)精度和準(zhǔn)確度。一方面，該智能傳感體系將進(jìn)行大量的實(shí)際樣品重金屬離子檢測(cè)驗(yàn)證，提高方法的可靠性，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以期應(yīng)用于附近水域重金屬的快速抽樣檢測(cè)和定點(diǎn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。另一方面，本項(xiàng)目將該智能可穿戴傳感體系的構(gòu)筑技術(shù)與微納米加工技術(shù)相結(jié)合，拓寬原位制備傳感材料類(lèi)型，優(yōu)化樣品采集、輸運(yùn)等過(guò)程，應(yīng)用在腫瘤細(xì)胞癌癥標(biāo)志物檢測(cè)，以期在醫(yī)學(xué)檢測(cè)等方面得到進(jìn)一步應(yīng)用。
