1推荐奖种 中华医学科技奖青年奖.docx
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1推荐奖种中华医学科技奖青年奖
1.推荐奖种:
中华医学科技奖青年奖
2.项目名称:
多重刺激响应型层层组装薄膜及其可调控生物/药物传感器
3.完成单位：
宁夏医科大学
4.推荐单位:
宁夏医学会
5.推荐意见:
该项目基于国家自然科学基金项目“多重刺激响应型层层组装薄膜及其可调控生物/药物传感器”及1项宁夏自然科学基金项目“基于生物特异性识别作用的层层组装酶薄膜对葡萄糖可开关的生物电催化和生物传感”。
项目研究内容具有创新性、设计科学、合理、数据详实、结果可靠，并发表了高质量SCI论文，申请并授权了相关专利，成果显著，同时具有很好的延续性。
该项目建立和发展了一系列多重刺激响应型层层组装薄膜及其可调控生物/药物传感器，提出了实现可调控或可开关的生物/药物电催化和生物/药物传感的新思路。
该项目为更加自觉地选择可调控生物/药物电催化体系提供了理论指导，为构建基于电化学催化的多重信号调控的生物/药物分子传感器、生物电子器件提供了新的思路和模型，并奠定了重要的理论基础。
经过学校审议，同意推荐团队完成并实施的项目（1项国家自然科学基金项目和1项宁夏自然科学基金项目）参加中华医学科技奖青年奖的评选。
6.项目简介：
本项目属于生物/药物传感器研究与应用领域。
发展有效简便的方法和模型调控生物/药物分子的电化学和电催化
行为，可为认识生命体内生物/药物分子的催化活性和电子转移的调控机制提供一种可行的方法，对开发新型的可调控的多重刺激响应型电化学生物/药物传感器等生物电子器件开拓新的思路和模型，为疾病的诊断以及解决某些生物医学问题提供可能。
本项目采用简便快捷的不同薄膜制备方法和对外界环境具有多重刺激响应型的成膜材料，通过不同的
成膜驱动力在传感器电极表面将具有不同特性的薄膜进行了组装，构筑了一系列对外界多重复杂环境刺激具有刺激响应性的生物/药物薄膜电极，随着环境的改变，通过调控生物/药物分子或探针分子在这些刺激响应型薄膜电极上的通透性或电子转移，进而调控生物/药物分子在薄膜电极上的电化学催化行为。
通过电催化放大电流的方式构筑了生物/药物分子的刺激响应型传感器、多输入多输出逻辑门体系及分子逻辑器件。
本项目提出了一系列新的模型体系将层层组装多重响应性界面与可调控电催化相结合，将组装薄膜对溶液渗透组分的通透性研究与生物（酶）/药物分子的电化学和电催化的研究相结合，将刺激响应材料与电子传感相结合，在二者的结合点或交叉点上实现了目标分子在智能模型界面电极上的电化学传感的可调控性，为实现多重开关的生物/药物分子电催化提供简单而便利的方法，为发展新型的多因素控制的刺激响应性生物/药物传感器开拓了新的思路和模型。
发表专业学术论文20余篇，其中SCI收录20篇，申请国家发明专利11项（已授权4项），相关成果在国际学术会议上进行了2次交流，获得宁夏自治区科技进步三等奖，宁夏青年科技奖。
特点及应用：
这一新的思路简便易行，不涉及更复杂的化学与电化学反应，不需要其它较昂贵的仪器设备，却可以实现对生物电催化与生物传感的控制，构建复杂环境刺激的生物/药物传感器及其生物分子逻辑器件。
具有鲜明的特点。
本项目的另一个重点是研究了体系在复杂环境中具有刺激响应性的可开关电催化传感器和逻辑门网络体系的调控机理，从而达到对体系的电子转移机理和电催化机制更加深入的认识，为更加自觉地选择可调控生物/药物分子的电催化体系提供理论指导。
为构建基于电化学催化的多重信号调控的生物/药物传感器、生物电子器件提供了新思路和模型。
7.客观评价：
近年来，国内外对刺激-响应性传感器的研究和发展不仅在基础研究而且在应用研究领域都引起了研究者的极大关注，因为它可以模拟和反映复杂的生理和生物体系，并在生物传感器、药物输送、微流控装置、选择性渗透膜和生物分离等方面都表现出潜在的应用价值。
虽然有关pH调控的生物电催化和具有pH敏感通透性的层层组装薄膜传感器已有报道，据我们所知，将二者相结合，用层层组装薄膜来实现多重环境刺激因素调控的生物电催化传感器未见报道。
在生命过程中，各种不同的外部刺激可能会同时引起同样的变化，如蛋白质构象的改变、离子穿过细胞膜的开关、人皮肤渗透性的变化以及与酶有关的生物催化反应的开关等。
与通常的单一信号的刺激响应性体系相比较，多重信号的刺激响应性体系在有关领域中拓展了新的维度，不仅增加了体系的复杂性，而且还为相关研究开辟了新的契机。
虽然可开关的生物电催化已有报道，但是大多数都局限于采用单一的刺激信号，而具有多重响应的可开关的生物电催化却很少有文献报道。
该研究项目通过构建和发展具有多重信号刺激响应性的智能层层组装薄膜传感器以及对其可调控生物/药物电子传递机理的深刻理解，调控生物或药物探针分子在薄膜传感器上的通透性或电子转移，从而实现目标分子在智能模型界面上的电催化及电化学传感的可调控性。
为实现多重开关的生物/药物分子传感器提供简单而便利的方法。
单一刺激或者多重刺激的激活/去激活生物/药物分子电催化不仅可以应用于构建可控的生物/药物传感器，而且还可以应用于分子逻辑门或者生物分子计算，从而使得某些生物药学问题可以通过一个简单界面加以解决。
此外还可以为信息存储，数据传递和信号放大提供基础。
该项目具有比较明显的理论价值和实际意义。
8.推广应用情况：
构建的多重刺激响应型传感器用于宁夏紫荆花制药有限公司生产的宁夏道地中药分子苦参碱、槐定碱的电化学行为测试和产品分析。
9.知识产权证明目录：
（1）已授权发明专利（ZL201610004005.0）：
多元结构的多重刺激响应型水凝胶层层组装薄膜的制备方法。
（2）已授权发明专利（ZL201610003091.3）：
六重环境敏感型半互穿网络水凝胶薄膜及其制备方法和应用。
（3）已授权发明专利（ZL201610314562.2）：
一种pH调控的双酶电化学生物传感器。
（4）已授权发明专利（ZL200910117648.6）：
一种阴离子电解质膜及其制备方法。
10.代表性论文目录：
[1]XuemeiWu,XiaoqingBai,YangMa,JieWei,JuanPeng,KerenShi,HuiqinYao*.ConstructionofMultipleSwitchableSensorsandLogicGatesBasedonCarboxylatedMulti-WalledCarbonNanotubes/Poly（N,N-Diethylacrylamide）.Sensors2018,18（10）,3358-3377;IF=2.475
[2]ShanHuang,HuiqinYao（共一,封面文章）,WenjingWang,*Jian-RongZhang*,Jun-JieZhu.HighlysensitivefluorescencequantificationofintracellulartelomeraseactivitybyrepeatG-richDNAenhancedsilvernanoclusters.JournalofMaterialsChemistryB,2018,6,4583-4591.
[3]TiangangYang,JiayuanFu,SijiaZheng,HuiqinYao,YueJin,YanliLu,HongyunLiu*.Biomolecularlogicdevicesbasedonstimuli-responsivePNIPAM-DNAfilmelectrodesandbioelectrocatalysisofnaturalDNAwithRu（bpy）32+asmediator.BiosensorsandBioelectronics,2018（108）,62–68.
[4]JiyingLiang,MengluLi,YanliLu,HuiqinYao,HongyunLiu*.Anenzymaticcalculationsystembasedonelectrochemiluminescenceandfluorescenceofluminolandcyclicvoltammetryofferrocenemethanol.BiosensorsandBioelectronics,2018,118,44–50.
[5]ShanHuang,WenjingWang,FangfangCheng,HuiqinYao*,JunjieZhu*.HighlySensitiveDetectionofMercuryIonBasedonT-richDNAMachineusingPortableGlucoseMeter.Sens.Actuators,B2017,242,347-354.
[6]BenLiu,LeiJin,HaoquanZheng,HuiqinYao,YangWu,AaronLoops,JieHe,UltrafineCo-basednanoparticles@mesoporouscarbonnanospherestowardhigh-performancesupercapacitors, ACSAppl.Mater.Interfaces,2017,9,1746–1758.
[7]HuiqinYao,BenLiu,IslamM.Mosa,IttiBist,JieHe*,JamesF.Rusling*.ElectrocatalyticOxidationofAlcohols,Tripropylamine,andDNAwithLigand-FreeGoldNanoclustersonNitridedCarbon,ChemElectroChem,2016,3（12）,2100-2109.
[8]HuiqinYao,XiayueLuo,TiangangYang,MengluLi,BaohuaYang,YanliLu,HongyunLiu,Triple-SwitchableBiosensorsandanANDLogicGateBasedonBinaryAssemblyofWeakPolyelectrolyteMultilayersandHydrogelFilms.J.Electrochem.Soc.,2016,163（13）,H1104-H1111.
[9]HuiqinYao*,QianqianGan,JuanPeng,ShanHuang,MeilinZhu,KerenShi.AStimuli-ResponsiveBiosensorofGlucoseonLayer-by-LayerFilmsAssembledthroughSpecificLectin-GlycoenzymeRecognition.Sensors, 2016, 16（4）,563-576.
[10]HuiqinYao*,ShanHuang,QiaolingSu,KerenShi,QianqianGan,MingkeWang.LoadingofMyoglobinintoLayer-by-LayerFilmsAssembledthroughBoronicAcid-DiolSpecificRecognitionAndItsElectrochemicalStudy.Chem.J.ChineseUniversities., 2016, 37（5）,938–945.
[11]BenLiu,HuiqinYao（co-firstauthors）,RobertA.Daniels,WenqiaoSong,HaoquanZheng,LeiJin,StevenL.Suib,JieHe.AFacileSynthesisofFe3C@mesoporousCarbonNitrideNanosphereswithSuperiorElectrocatalyticActivity.Nanoscale2016,8,5441–5445.
[12]BenLiu,HuiqinYao,WenqiaoSong,LeiJin,IslamM.Mosa,JamesF.Rusling,*StevenL.Suib,*JieHe,*Ligand-freenoblemetalnanoclustercatalystsoncarbonsupportsvia“soft”nitriding, J.Am.Chem.Soc. 2016, 138,4718–4721.
[13]JuanPeng,JufangGuan,HuiqinYao,XiaoyongJin,Magneticcolorimetricimmunoassayforhumaninterleukin-6basedontheoxidaseactivityofceriaspheresAnal.Biochem.2016,492,63–68.
[14]Leiwang,WenjingLian,HuiqinYao,HongyunLiu.Multiple-StimuliResponsiveBioelectrocatalysisBasedonReducedGrapheneOxide/Poly（N‑sopropylacrylamide）CompositeFilmsandItsApplicationintheFabricationofLogicGates.Appl.Biochem.Biotech.2015,7,5168-5176.
[15]JuanPeng,XiaoxiaHan,QingchunZhang,HuiqinYao,ZuoningGao.CopperSulfideNanoparticle-decoratedGrapheneasaCatalyticAmplificationPlatformforElectrochemicalDetectionofAlkalinePhosphataseActivity.Anal.Chim.Acta2015,878,87-94.
[16]HuiqinYao,LingLin,PengWang,HongyunLiu.Thermo-andSulfate-ControllableBioelectrocatalysisofGlucoseBasedonHorseradishPeroxidaseandGlucoseOxidaseEmbeddedinPoly（N,N-diethylacrylamide）HydrogelFilms.Appl.Biochem.Biotech.2014,173,2005-2018.
[17]HuiqinYao,NaifeiHu.TriplyResponsiveFilmsinBioelectrocatalysiswithaBinaryArchitecture:
CombinedLayer-by-LayerAssemblyandHydrogelPolymerization.J.Phys.Chem.B,2011,115（20）,pp6691–6699.
[18]YanLiang,ShaolingSong,HuiqinYao,NaifeiHu,Triply-SwitchableBioelectrocatalysisBasedonPoly（N-isopropylacrylamide）HydrogelFilmswithImmobilizedGlucoseOxidase,Electrochim.Acta2011,56（14）,pp5166-5173.
[19]HuiqinYao,FengweiChang,NaifeiHu,pH-SwitchableBioelectrocatalysisBasedonLayer-by-LayerFilmsAssembledThroughSpecificBoronicAcid-DiolRecognition,Electrochim.Acta2011,55,pp9185–9192.
[20]HuiqinYao,NaifeiHu.pH-ControllableOn-OffBioelectrocatalysisofBienzymeLayer-by-LayerFilmsAssembledbyConcanavalinAandGlycoenzymeswithanElectroactiveMediator.J.Phys.Chem.B2010,114（30）,pp9926–9933.
[21]HuiqinYao,NaifeiHu.pH-SwitchableBioelectrocatalysisofHydrogenPeroxideonLayer-by-LayerFilmsAssembledbyConcanavalinAandHorseradishPeroxidasewithElectroactiveMediatorinSolution,J.Phys.Chem.B2010,114（9）,pp3380–3386.
[22]HuiqinYao,NaifeiHu,pH-Sensitive“On-Off”SwitchingBehaviorofLayer-by-LayerFilmsAssembledbyConcanavalinAandDextrantowardElectroactiveProbesanditsApplicationinBioelectrocatalysis,J.Phys.Chem.B2009,113（49）,16021–16027.
[23]HuiqinYao,XihongGuo,NaifeiHu,LoadingofMyoglobinintoLayer-by-LayerFilmsAssembledbyConcanavalinAandDextranBasedonTheirBiospecificRecognition:
AnElectrochemicalStudy,Electrochim.Acta2009,54,7330–7337.
[24]HuiqinYao,HongyunLiu,JuanPeng,KerenShi.Dual-SwitchableBioelectrocatalysisSynergisticallyControlledbyTemperatureandSodiumSulfateConcentrationBasedonBienzymeEmbeddedinPoly（N,N-diethylacrylamide）HydrogelFilms,14thTopicalMeetingoftheInternationalSocietyofElectrochemistry,2014,s1-017.
[25]HuiqinYao,KerenShi,XiaoyongJin.Multi-SwitchableBiosensorsBasedonBinaryAssemblyofWeakPolyelectrolyteMultilayersandHydrogelFilms,65thAnnualMeetingoftheInternationalSocietyofElectrochemistry,2014,s03-064.
11.完成人情况，包括姓名、排名、职称、行政职务、工作单位、完成单位，对本项目的贡献
序号
姓名
排名
职称
行政
职务
工作单位
完成单位
对项目贡献
1
姚惠琴
1
教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
负责整个课题的设计与实施。
2
史可人
2
副教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
实验设计，样品表征
3
李元杰
3
副教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
生物分子电子传递机理研究
4
苟国敬
4
教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
全程参与了实验数据的整理与分析以及与课题申报、中期检查、结题、报奖等相关材料的撰写
5
杨惠芳
5
教授
院书记
宁夏医科大学
宁夏医科大学
指导课题申报、结题、报奖等相关材料的撰写
6
马学琴
6
副教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
药物分子电子传递机理研究
7
闫乾顺
7
教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
指导研究生实验操作
8
田大年
8
副教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施与数据处理
9
姚遥
9
副教授
系主任
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施，指导研究生实验操作
10
左玲霞
10
副教授
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施与数据分析
11
曹菊琴
11
讲师
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施与数据分析
12
贾磊娜
12
助理实验师
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
实验准备
13
朱彦姝
13
高级实验师
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
实验准备
14
马阳
14
学生
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施与数据采集
15
吴雪梅
15
学生
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施与数据采集
16
甘倩倩
16
学生
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施与数据采集
17
黄珊
17
学生
无
宁夏医科大学
宁夏医科大学
课题实施与数据采集
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