聚合物膜離子選擇性電極是上世紀六十年代發(fā)展起來的一項電位型傳感技術，它具有選擇性高、使用方便、價格低廉、性能可靠等優(yōu)點，已廣泛應用于臨床檢 測和環(huán)境分析等領域。為進一步提高膜電極響應特性、拓展電位傳感應用領域，中科院煙臺海岸帶研究所海岸帶環(huán)境過程與生物修復重點實驗室秦偉研究員課題組進行了系統的研究：
1、強電解質背景條件下高靈敏電位檢測
由于容易受到干擾離子的影響，長期以來離子選擇性電極無法應用于海水等強電解質背景樣品的測定。為此，該課題組發(fā)展了一種非對稱性聚合物離子選擇性 膜，即將親脂性的離子交換劑直接涂于聚合物膜表面而不是均勻溶于聚合物膜內部，有效消除了電極膜表面主離子向膜內部的擴散，提高了離子選擇性電極檢測痕量 待測離子的靈敏度；同時采用旋轉電極技術，顯著降低了水相擴散層厚度，提高了主離子在水相中的擴散速率。本研究以銅離子作為檢測對象，在0.5mol/L NaCl背景條件下，采用非對稱聚合物敏感膜旋轉電極體系，實現了強電解質基體中銅離子的高靈敏電位檢測，檢出限可達3.5×10-10 mol/L。本研究工作為進一步開發(fā)海水中痕量重金屬離子檢測技術提供了新思路。相關研究成果發(fā)表在美國《分析化學》上（Anal. Chem., 2012, 84 （24）, 10509–10513；IF=5.856 ）。
2、基于非穩(wěn)態(tài)中間產物離子響應的電位型生物傳感技術
傳統的離子選擇性電極生物傳感技術，一般利用化學反應中反應物或穩(wěn)態(tài)產物離子的電位信號進行傳感；一些具有重要分析意義的化學反應，由于反應物和產 物均為非離子，長期以來被認為不適于電位檢測。為此，該課題組提出了基于離子態(tài)中間產物電位響應的檢測思想，即通過設計能夠選擇性捕捉離子態(tài)中間產物的敏 感膜，實現對這類化學反應的電位檢測。以過氧化物酶催化過氧化氫氧化N,N',N,N'-四甲基聯苯胺為例，通過捕捉非穩(wěn)態(tài)陽離子自由基和亞胺陽離子，二 壬基萘磺酸摻雜的聚合物液膜能夠實現對該反應的高靈敏指示。該方法對過氧化氫的檢出限達10-9M，比現有電位分析技術對過氧化氫的檢出限降低了三個數量級，能夠滿足海水、雨水等環(huán)境水體中過氧化氫檢測的需求。相關研究成果發(fā)表在英國《化學通訊》上（Chem. Commun. 2012, 48, 4073-4075；IF= 6.169）。
3、基于中性分子電位響應的新型生物傳感模式
中性*分子在聚合物膜電極上的電位響應是近二十年來電位分析領域的重要發(fā)現之一。但是由于靈敏度低等問題，中性酚的電位響應從未在環(huán)境或生物分析 中得到應用。該課題組發(fā)現了中性寡聚酚在季銨鹽摻雜的聚合物液膜電極上具有顯著優(yōu)于單體*的陰離子電位響應。據此，利用G-四聯體核酸酶催化單體苯 酚生成寡聚酚的性質，發(fā)展了*個電位型核酸酶生物傳感器。相比于光度分析和熒光分析，電位型核酸酶傳感器具有靈敏度高、成本低、抗顏色和濁度干擾等優(yōu) 勢。該傳感技術能夠實現均相溶液中的核酸雜交分析和DNA損傷檢測，在環(huán)境污染物的核酸毒性識別方面具有良好的應用前景。相關成果已在線發(fā)表在美國《分析化學》上（Anal. Chem., 2013, DOI: 10.1021/ac3035629；IF=5.856）。
