生化傳感分析是用生物活性材料與物理化學換能器有機結合的一門前沿交叉研究方向，也是生命健康和生物技術領域一種先進的檢測與監控手段，在國民經濟中的臨床診斷、工業控制、食品和藥物分析（包括生物藥物研究開發）、環境保護以及生物技術、生物芯片等研究中有着廣泛的應用前景。依托利记SBOBET官网APP和江蘇省生化傳感與芯片技術工程實驗室，在李長明教授指導下，郭春顯教授帶領分析傳感課題組長期深入開展生化傳感研究和芯片研發，形成了以基礎科學研究為導向，牽引新工科跨學科發展的主體思路，重點建設了包括電化學生化分析、全印刷生化分析芯片、可視化檢測技術、細胞和亞細胞水平高時空分辨檢測技術與器件四個具有特色的研究方向。
2021年該課題組在生化傳感領域取得連續性重要進展，構建了系列先進傳感分析材料和器件，主要成果包括：單原子钴納米酶制備超長檢測範圍及超低檢測極限的尿酸電化學傳感器（Nano-Micro Letters，2021，13，7），活細胞釋放過氧化氫的原位實時光電化學檢測（Chemical Engineering Journal，2021，407，127203），基于細菌模闆合成的多孔氮摻雜碳納米棒複合納米金構建的印刷式多巴胺傳感試紙條（Biosensors and Bioelectronics，2021，186，113），磷酸錳/MXene納米片複合材料實現超氧負離子的動态檢測（Nano Research，國内卓越領軍期刊），聚乙烯亞胺/黑磷納米複合材料檢測Cu2+（Journal of Colloid and Interface Science，2021，603，131），DNA信号放大和商品化血糖儀的超靈敏微流控免疫診斷平台（Sensors and Actuators: B. Chemical，2021，329，129055），仿生酶/生物基活細胞生長的自支撐傳感器原位實時檢測細胞釋放的NO（Sensors and Actuators: B. Chemical，2021，334，129594），單原子钌仿生酶構建生物傳感器實現血清中尿酸和多巴胺的同時檢測（Analytical Chemistry，2021，93，4916，Nature Index）等。
2021年9月8日，生化傳感領域知名期刊Biosensors and Bioelectronics發表了該團隊的最新研究工作，相關成果題目為“Molecularly assembled graphdiyne with atomic sites for ultrafast and real time detection of nitric oxide in cell assays”（DOI: 10.1016/j.bios.2021.113630），該工作報道了具有原子活性位點的分子自組裝石墨炔設計和制備及其細胞和單細胞釋放一氧化氮分子的快速實時檢測。郭春顯教授為通訊作者，碩士研究生郝喜娟、胡芳馨副教授、谷雨博士為共同一作。該成果發表後，被系列媒體包括科研公衆号“分析人”等報道。
一氧化氮(NO)，最為典型的活性氮分子，是細胞内普遍存在的信号分子，根據其含量高低，扮演着細胞“朋友”與“敵人”的角色，對活細胞釋放NO的原位實時檢測非常重要。本研究報道了石墨炔（GDY）與配位複合物分子的自組裝策略，設計和制備一種先進的雜化傳感材料，實現細胞和單細胞釋放NO的快速原位實時監測。采用具有氧化活性的鐵配合物Hemin (HEM)作為模型分子與GDY自組裝。對石墨炔GDY/HEM的結構和性能進行了表征和分析，重點研究了其界面相互作用和電子結構。研究發現了GDY的炔基C原子可以與HEM雜化，加強了π-π相互作用，促進了Fe位點的原子級别分散，同時避免了HEM形成無催化活性的二聚體，GDY/HEM雜化材料表現出強烈的協同效應，有效克服了HEM暴露于水電解質時不穩定、易失活的缺點。
GDY/HEM的設計、制備原理圖及其實時監測細胞釋放的NO分子
（來源：Biosensors and Bioelectronics, DOI: 10.1016/j.bios.2021.11363）
利用自組裝材料GDY/HEM對NO表現良好的傳感性能，達到了0.95 s内的快速響應時間，檢測限低至7 nM，寬線性檢測範圍高達151.38 μΜ。GDY/HEM實現了細胞釋放NO分子的快速實時監測。通過實時監測藥物刺激下細胞釋放的NO分子，實現了GDY/HEM對腫瘤細胞和正常細胞釋放一氧化氮的實時監測。通過實時監測細胞釋放的NO分子，揭示了其藥物濃度和細胞密度的依賴行為。
GDY/HEM對NO分子的電化學檢測性能圖
（來源：Biosensors and Bioelectronics, DOI: 10.1016/j.bios.2021.11363）
綜上，本團隊聚焦生化傳感研究和芯片研發，近來取得連續性重要進展，重點建設了電化學生化分析、全印刷生化分析芯片、可視化檢測技術、細胞和亞細胞水平高時空分辨檢測技術與器件四個具有特色研究方向。在一定程度上解決了活細胞代謝過程中産生的系列信号分子無法實現實時檢測的關鍵問題，為細胞信号轉導、細胞凋亡機制等方面的研究提供數據支持和理論依據，在重大疾病的早期檢測預防、新型藥物開發、藥物篩選、新型藥劑開發等領域具有實際應用價值。
