11月22日,加快建设创新浙江因地制宜发展新质生产力动员部署会暨全省科学技术奖励大会在杭州举行。大会表彰了2023年度浙江省科学技术奖310项。
我校材料与化学化工学院黄又举教授团队成果“高性能SERS纳米膜探针的构建策略”获2023年度浙江省自然科学奖二等奖。黄又举教授为成果第一完成人,我校材料与化学化工学院宋丽平副教授、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院张磊研究员为共同完成人,杭州师范大学为第一完成单位,中国科学院宁波材料与工程研究所为第二完成单位。
生物检测技术及其关键材料是我省315科创体系的重要发展方向。表面增强拉曼散射(SERS)是一种非侵入性光谱,主要利用分子独特的振动指纹来识别和量化分析物,是生物检测技术的重要手段。为了实现SERS传感器的高性能,目前有两个核心挑战亟待突破:(1)光斑范围内纳米探针的超高单分散性;(2)光斑范围内纳米探针的分布均匀性。探究大面积、高均匀SERS膜探针组装技术,以构筑高密度、高均匀热点,是实现高灵敏和高信号重现检测性能的理想策略。
基于此,黄又举教授团队近年来围绕新型高性能SERS膜探针展开研究,主要提出以下三个创新性工作:(1) 提出了“晶核化学锚定”定向可控生长概念,实现了SERS探针基元的精准合成。该成果通过优化探针粒子形态、组分、间距等因素,精准制备了多种、多级热点集成放大的SERS探针基元,并成功调控了探针基元吸收波长与拉曼光源波长完美匹配,实现了单粒子探针基元SERS信号放大的最大化;(2) 提出了两种液-液界面SERS探针基元自组装策略,分别为化学交联界面自组装和液-液界面瞬时空间限域自组装,实现了可自支撑、宏观大面积的SERS膜探针的制备。相比于单粒子探针基元,膜探针具有高密度和高均匀SERS热点的优势,极大提升了SERS传感器的检测灵敏性和信号重现性;(3) 基于精准调控的纳米粒子膜探针策略,构筑了一系列SERS生物传感器件,实现了其在食品、医疗及环境三个领域的高性能检测。
该成果突破了传统SERS检测基底面积小、均一性差导致的商业化难、应用局限等瓶颈,揭示了探针材料与传感器性能内在关联性, 研发了系列基于探针材料的超灵敏、超稳定的纳米生物检测技术,推动了原创高性能新型生物检测技术的基础研究和产业化应用。该成果研究在Science Advances, ACS Nano, Advanced Science等发表论文20篇,其中8篇代表性研究论文被 Chemical Society Reviews、Trends in Food Science &Technology、Chemical Reviews及Advanced Materials等重要期刊他引800多次,得到国内外学术界的肯定性评价。
第一完成人简介:
黄又举教授于2019年9月组建纳米生物传感器关键材料团队,主要围绕纳米生物传感器中核心材料和关键科学问题,发展一系列新型纳米生物检测技术,并探索在体外医疗诊断的基础研究与产业化。团队主持国家和省部级项目30余项,包括10项国家自然科学基金。团队发表国际知名SCI期刊论文200余篇。
团队负责人在Chemical Society Reviews,Science Advances,Advanced Materials,Advanced Functional Materials,ACS Nano,Biomaterials, Analytical Chemistry等期刊发表论文150余篇。主持国家及省部级项目20项,包括6项国家自然科学基金。入选国家自然基金委优秀青年、浙江省海外高层次人才引进计划、首届浙江省青年科技英才。