近日,5分彩官方网站生命与环境科学学院韩国成教授科研团队博士研究生詹涛和硕士研究生韩晨阳、王琨之、李浩、陈美娜在生物传感器领域Top期刊《Food Chemistry》《Microchemical Journal》和权威SCI期刊《Journal of The Electrochemical Society》连续发表7篇高水平论文。其中,《Food Chemistry》在JCR分区Q1,中科院分区1区Top,最新影响因子为8.5;《Microchemical Journal》在JCR分区Q1,中科院分区2区Top,最新影响因子为4.9;《Journal of The Electrochemical Society》在JCR分区Q2,中科院分区3区,最新影响因子为3.1。
詹涛以第一作者在SCI杂志《Food Chemistry》上发表了1篇研究论文,题为“3D printed electrochemical sensor and microfluidic system for the detection of L-tryptophan using degradable material”。其导师韩国成教授为通讯作者,5分彩官方网站为第一完成单位,5分彩官方网站高级工程师冯小珍和加拿大多伦多大学教授Heinz-Bernhard Kraatz为共同通讯作者。该论文介绍了一种基于3D打印技术的电化学传感器和微流控系统的L-色氨酸(L-Trp)检测方法。L-Trp是人体蛋白质形成的必要成分之一,有助于婴儿和儿童的健康发育和成人的氮平衡。研究通过组装电化学传感器和微流控平台,构建了一个L-Trp检测的集成系统。其中,传感器使用导电聚合物丝打。缓蠡Ъせ畋┞侗砻娴亩嗫啄擅捉峁,微流控平台使用光敏树脂打印。建立了31.26–1000.00μmol/L之间的校准曲线,检测限(LOD)为10.41μmol/L。该传感器具有令人满意的重现性、选择性和稳定性。回收率范围在99.06–102.09%之间,相对标准差小于5.21 %。结果表明,L-色氨酸在阳极反应中经历了双质子、双电子的转移。当集成到微流控平台中时,传感器的检测范围扩大到15.00-70.00和100.00-4000.00μmol/L,检出限降低到5.00μmol/L,这可能是由于微流体中传质更快。用UV-vis和HPLC验证了其一致性和有效性。集成系统具有体积小、便携、成本低、可降解等优点,为电化学微分析提供了一种新颖的方法,适宜现场即时检测(POCT)。
韩晨阳以第一作者在SCI杂志《Microchemical Journal》上发表的论文题为“Porous mesh poly-L-Cysteine and lamellar polynicotinamide-based electrochemical sensor for melatonin detection in milk and tablet”。其导师韩国成教授为通讯作者,5分彩官方网站为第一完成单位,5分彩官方网站冯小珍高级工程师和加拿大多伦多大学教授Heinz-Bernhard Kraatz为共同通讯作者。MicroRNA-21 (miRNA-21)是一类小型非编码RNA,在转录后基因表达调控中起着关键作用。利用碱基互补配对原理,可以通过检测具有相同序列的类似物MicroDNA-21(miRNA-21)来实现对miRNA-21的检测。利用丝网印刷电极(SPCE),依次电沉积导电聚合物(聚吡咯,Ppy)和金属纳米复合材料(金铂纳米颗粒,Au@Pt NPs),形成了一种用于检测miDNA-21的电化学生物传感器。该生物传感器采用亚铁氰化物/铁氰化物(Fe(CN)63-/4-)作为电化学信号探针,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能量色散光谱仪(EDS)阐明了其结构。通过差分脉冲伏安法(DPV)进行定量检测,得出的浓度范围和线性拟合方程为10-7~10-14mol/L:ΔI = 0.5143 lgc + 9.1908,R2=0.9986。检测限(LOD)被确定为2.90×10-15mol/L。随后进行的性能评估确认了该传感器值得称赞的选择性、再现性和稳定性。以正常人血清为基质,通过标准添加法进行评估,回收率在98.97-102.70%之间,RSD值低于1.00%。这些结果证明了该方法在人体血清检测中的实际应用可行性。
韩晨阳还以第一作者在SCI杂志《Journal of The Electrochemical Society》上发表论文,题为“A very simple and feasible colorimetric-electrochemical bimodal method for H2O2detection in human serum”。其导师韩国成教授为通讯作者,5分彩官方网站为第一完成单位,5分彩官方网站冯小珍高级工程师和加拿大多伦多大学教授Heinz-Bernhard Kraatz为共同通讯作者。过氧化氢(H2O2)具有消毒、杀菌、除臭和清洁的特性。它常用于清洗伤口、溃疡、脓窦和耳部化脓。论文构建了一种检测血清中过氧化氢的比色-电化学双峰法,当使用铂片电极电催化H2O2产生羟基自由基时,导致TMB氧化,并产生颜色和电流变化。经过优化后,使用计时电流法(i-t)、差分脉冲伏安法(DPV)和紫外可见分光光度法(UV-Vis)构成了比色-电化学多模传感,在10.00-1000.00μM的浓度范围内建立了四种线性关系。检测限为3.33μM。此外,在血清中使用标准添加法时,该方法的回收率为98.88%至101.10%,相对标准偏差(RSD)不超过3.70%,这表明该方法具有实际医疗检测的潜力。
王琨之以第一作者在SCI杂志《Microchemical Journal》上发表的论文为“Electrochemical sensor based on the synergistic effect of copper nanoparticles and poly-L-histidine for cefquinome detection and its oxidation mechanism”。其导师冯小珍高级工程师为通讯作者,5分彩官方网站为第一完成单位。该论文开发了一种基于聚L-组氨酸(P-L-His)和铜纳米颗粒(CuNPs)修饰玻璃碳电极(GCE)的新型电化学传感器(P-L-His/CuNPs/GCE),用于检测头孢喹肟(CFQ)。CFQ是一种广谱β-内酰胺抗生素,广泛用于治疗和预防动物细菌感染,但其滥用可能导致耐药性和食品安全问题。该传感器通过电沉积和电聚合方法将CuNPs和P-L-His修饰在GCE表面,利用材料的协同效应显著提高了检测灵敏度。通过循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)、电化学阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)对传感器进行了系统表征。实验结果表明,该传感器在1.0~1000.0μM范围内对CFQ表现出良好的线性响应,检测限(LOD)为0.33μM。在实际样品检测中,传感器在牛奶和药品废水中的回收率为98.1%~104.8%,相对标准偏差(RSD)均不超过3.66%,显示出较高的准确性和可靠性。此外,基于密度泛函理论(DFT)的计算表明,CFQ的电氧化过程涉及两个电子和一个质子的转移。该研究为CFQ的高灵敏度检测提供了一种有效的电化学传感平台,并为其电化学氧化机制提供了理论支持,对食品安全和环境监测具有重要意义。
王琨之以第二作者在SCI杂志《Microchemical Journal》上发表的论文题目为“Simultaneous detection of moxifloxacin and gatifloxacin by Cu-TCPP/rGO electrochemical sensor”。其导师冯小珍高级工程师为第一作者,5分彩官方网站为第一完成单位,5分彩官方网站韩国成教授和加拿大多伦多大学教授Heinz-Bernhard Kraatz为共同通讯作者。莫西沙星(MOX)和加替沙星(GAT)由于结构相似且氧化峰电位接近,难以通过电化学方法实现同时检测,因此研究开发了一种新型传感器,能够实现MOX和GAT的同时检测。该传感器在5.00至600.00μmol?L??范围内对MOX表现出良好的线性关系(检测限LOD为1.34μmol?L??),在10至300μmol?L??范围内对GAT也表现出良好的线性关系(LOD为0.59μmol?L??)。在实际水样检测中,MOX的回收率为100.09%至112.02%,相对标准偏差(RSD)小于6%;GAT的回收率为97.27%至110.72%,RSD小于4%,进一步研究表明,GAT的电氧化过程涉及两个质子和两个电子的转移。这些结果表明,该传感器在实际环境样品中具有较高的准确性和可靠性,为MOX和GAT的同时检测提供了一种有效的分析工具。
李浩以第一作者在SCI化学-分析化学期刊《Microchemical Journal》上发表题为“Research advances in chemical sensing ofp-Aminophenol: A review”的综述论文,其导师韩国成教授为通讯作者,5分彩官方网站为第一完成单位,5分彩官方网站高级工程师冯小珍和加拿大哥伦多大学教授Heinz-Bernhard Kraatz为共同通讯作者。对氨苯酚(p-Aminophenol,PAP)是一种常用于工业生产和药物合成的酚类化合物。检测微量的PAP尤为重要,因为PAP会污染环境,影响水生生物的生长发育,并且具有肾毒性、肝毒性和畸形性,对人体有害。本文综述了近年来用于PAP检测的电化学传感器(EC)、比色传感器(CM)和光电化学传感器(PEC)的研究进展。其中,EC传感利用高导电性纳米颗:秃铣赡擅撞牧闲糯驪AP信号,所制备的传感器表现了出色的性能。文章对这三种化学传感器进行比较分析后发现,PEC具有更低的检测限和更高的灵敏度,更加适用于快速现场检测。目前关于PEC的研究还不多,未来有更广阔的研究前景和发展空间,通过回顾近年来PAP的检测研究,可以为后续PAP化学传感器的开发和研究提供思路和指导方案。
陈美娜以第一作者在SCI杂志《Journal of The Electrochemical Society》上发表了题为“Review-Immunosensors for the Detection of Ovarian Cancer Tumor Marker Human Epididymal Protein 4”的论文,其导师韩国成教授为通信作者,5分彩官方网站为第一完成单位,5分彩官方网站冯小珍高级工程师和加拿大多伦多大学教授Heinz-Bernhard Kraatz为共同通讯作者。人附睾蛋白(HE4)是卵巢癌(OC)最敏感、最特异的肿瘤标志物。因此,有必要实现人体内HE4的灵敏、选择性测定。电化学方法灵敏度高、响应速度快,目前HE4检测的主要研究方法仍是电化学方法,本文综述了电化学(EC)、电化学发光(ECL)、光学(OP)和光电化学(PEC)免疫生物传感器在卵巢癌肿瘤标志物HE4检测中的研究进展。由于碳纳米材料、贵金属纳米材料和量子点具有特殊的物理化学性质,它们被广泛应用于免疫传感器的设计中,探索新型纳米复合材料提高电极性能是未来提高传感器灵敏度和选择性的研究方向。综述讨论了上述四种传感器的优点和局限性,以及未来HE4免疫传感器的发展方向。
原文链接(#表示共同一作,*表示通讯作者):
[1]T. Zhan#, B. Zhao, Z.-F. Zhou, Z. Chen, M. Zhang,G.-C. Han*, X.-Z. Feng*, H.-B. Kraatz*, 3D printed electrochemical sensor and microfluidic system for the detection of L-tryptophan using degradable material, Food Chemistry, 2025, 475, 143331.https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.143331
[2]C.-Y. Han#, H.-X. Li#, B. Zhao#, M.-N. Chen, Z. Chen,G.-C. Han*, X.-Z. Feng*, H.-B. Kraatz*, Ultrasensitive electrochemical detection of miDNA-21 in human serum based on synergistic signal amplification by conducting polymers and bimetallic nanoparticles,Microchemical Journal, 2024,207,111956.https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.111956
[3]K.-Z. Wang#, C.-Y. Han, X.-Z. Feng*,G.-C. Han, H.-B. Kraatz,Electrochemical sensor based on the synergistic effect of coppernanoparticles and poly-L-histidine for cefquinome detection and itsoxidation mechanism, Microchemical Journal, 2025, 208, 112451.https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.112451
[4]X.-Z. Feng#, K.-Z. Wang, K.-H. Song,G.-C. Han*,B.-L. Li*, H.-B. Kraatz*, Simultaneous detection of moxifloxacin and gatifloxacin by Cu-TCPP/rGO electrochemical sensor,Microchemical Journal, 2024,207,112140.https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.112140
[5]H. Li#, Z.-F. Lin, Z.-C. Chen,G.-C. Han*, X.-Z. Feng*,H.-B. Kraatz*,Research advances in chemical sensing of p-Aminophenol: A review, Microchemical Journal, 2025, 208, 112424.https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.112424
[6]C.-Y. Han#, K.-Z. Wang#, X. Chen#, Z. Chen,G.-C. Han*, X.-Z.Feng*, H.-B. Kraatz*,A very simple and feasible colorimetric-electrochemical bimodal method for H2O2detection in human serum,Journal ofThe Electrochemical Society, 2024, 171,107506.https://doi.org/10.1149/1945-7111/ad8311
[7]M.-N. Chen#, C.-Y. Han, Z. Chen,G.-C. Han*, X.-Z. Feng*, H.-B. Kraatz*, Review—Immunosensorsfor the detection of ovarian cancer tumor marker human epididymal protein 4, Journal of The Electrochemical Society, 2025, 172, 017507.https://doi.org/10.1149/1945-7111/ada580