Disposable paper-based electrochemical metal ion sensors for water safety testing

用于水安全测试的一次性纸基电化学金属离子传感器

基本信息

  • 批准号:
    8781125
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.26万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-08-15 至 2015-08-14
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): This Phase I application aims at developing a generalizable electrochemical biosensing platform for detection of metal ions in water. Specifically, the main objective of the project is to validate the design of a convenient, cost-effective electrochemical ion (E-ION) sensing platform for direct detection of metal ion contaminants such as mercury (Hg2+), silver (Ag+), and copper (Cu2+) in drinking water. While previously developed metal ions sensors have been demonstrated to possess exceptional sensitivity and selectivity, no generalizable sensor architecture that is applicable to the detectin of a wide range of metal ions has been realized to date. The E- ION sensor's signaling mechanism relies on the dampening of the DNA recognition probe dynamics upon target binding which involves inter-strand metal complexation, thereby creating a sensor that is inherently "signal-off" when interrogated using alternating current voltammetry. However, by varying the applied frequency in square wave voltammetry, these sensors can be converted into "signal-on" sensors, which is, in general, more desirable. More importantly, these sensors will be fabricated on a gold-plated screen-printed carbon electrode array, enabling them to be mass-produced at relatively low cost. The sensitivity and selectivity of these sensors should be comparable to current optical approaches, while offering the improved stability, reusability and operational convenience of direct electrochemical detection. Our ultimate goal is to develop an inexpensive biosensor array to monitor levels of metal ion contaminants in drinking water. The "real-world" applicability of the sensor array will be validated by demonstrating sensitive and selective detection of Hg2+, Ag+, and Cu2+ in real household water samples. Successful completion of the proposed project will provide consumers with an economical and simple method to ensure water quality for both drinking and other household applications. The proposed research could have a major positive impact on human health and quality of life, especially for those who reside in relatively low resources, rural and remote areas.
描述(由申请人提供):该第一阶段申请旨在开发一种通用的电化学生物传感平台,用于检测水中的金属离子。具体来说,该项目的主要目标是验证一种方便、经济高效的电化学离子 (E-ION) 传感平台的设计,用于直接检测汞 (Hg2+)、银 (Ag+) 和铜等金属离子污染物饮用水中的 (Cu2+)。虽然先前开发的金属离子传感器已被证明具有卓越的灵敏度和选择性,但迄今为止尚未实现适用于检测各种金属离子的通用传感器架构。 E-ION传感器的信号机制依赖于目标结合时DNA识别探针动力学的抑制,这涉及链间金属络合,从而创建了一种在使用交流伏安法询问时本质上“信号关闭”的传感器。然而,通过改变方波伏安法中的应用频率,这些传感器可以转换成“信号开启”传感器,这通常是更理想的。更重要的是,这些传感器将制造在镀金丝网印刷碳电极阵列上,使其能够以相对较低的成本进行批量生产。这些传感器的灵敏度和选择性应与当前的光学方法相当,同时提供直接电化学检测的改进的稳定性、可重复使用性和操作便利性。我们的最终目标是开发一种廉价的生物传感器阵列来监测饮用水中金属离子污染物的水平。该传感器阵列的“现实世界”适用性将通过展示对真实家庭水样中 Hg2+、Ag+ 和 Cu2+ 的灵敏和选择性检测来验证。拟议项目的成功完成将为消费者提供一种经济且简单的方法来确保饮用和其他家庭应用的水质。拟议的研究可能会对人类健康和生活质量产生重大积极影响,特别是对于那些居住在资源相对匮乏、农村和偏远地区的人们。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A reagentless DNA-based electrochemical silver(I) sensor for real time detection of Ag(I) - the effect of probe sequence and orientation on sensor response.
  • DOI:
    10.1002/biot.201500428
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Wu Y;Lai RY
  • 通讯作者:
    Lai RY
Electrochemical Gold(III) Sensor with High Sensitivity and Tunable Dynamic Range.
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.5b03868
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yao Wu;R. Lai
  • 通讯作者:
    Yao Wu;R. Lai
Electrochemical Detection of Platinum(IV) Prodrug Satraplatin in Serum.
血清中铂 (IV) 前药 Satraplatin 的电化学检测。
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.5b03215
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Wu,Yao;Lai,RebeccaY
  • 通讯作者:
    Lai,RebeccaY
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