柔性可穿戴电化学传感器及其对汗液中关键分子标记物的实时检测研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61801473
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0123.敏感电子学与传感器
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:白元元; 丁海燕; 徐雁; 曲春燕; 李连辉; 孙富钦; 郝明明;
- 关键词:
项目摘要
Flexible and wearable electrochemical sensor is an important research direction in healthcare and medical diagnostics field for achieving molecular-level health information. Currently, the key challenges to achieve high-performance of molecular markers detection by wearable electrochemical sensors are to address the rationality of designing and fabricating electrochemical electrode materials and sensing materials on flexible and stretchable substrates. This project proposes the development of a novel stretchable fiber-shaped flexible and wearable electrochemical sensor. We start with the requirements of the electrochemical sensing performance of the ion-selective electrode and enzyme-based electrode on the interfacial chemical properties of electrode and sensing materials, then use the periodic wrinkle structure design strategy of the electrode materials on stretchable silicone substrate, and combine with the chemical modification approaches of the interface and the electrochemical deposition techniques. The project will systematically investigate: the impact of the electrode morphology and the binding force between the substrates and electrodes on the electrode stretchability and electrochemical properties; the impact of the electrode interface wettability, electrochemical active area and stability on the performance of the sensors; the impact of the sensing materials composition, immobilization strategies and fabrication methods on the performance of the stretchable sensors. We will also study the application of stretchable fiber electrochemical sensors for wearable detecting of molecular markers such as Na+, K+ and lactate in sweat. The implementation of this project will establish the scientific and technical foundation for the development of the novel fiber-shaped flexible and wearable electrochemical sensors.
柔性可穿戴电化学传感器是实现分子水平移动健康管理和医疗监测的重要研究方向。如何在柔性可延展基底上设计和制备电化学电极材料、分子识别敏感材料,实现高性能的健康疾病分子标记物检测是当前可穿戴电化学传感器面临的关键科学问题。本项目提出了新型可延展纤维结构的柔性可穿戴电化学传感器研究,从离子选择性电极和酶电极的传感性能对其电极材料界面性质的要求出发,采用可延展硅橡胶基底上周期性褶皱电极材料的结构设计方法,结合界面化学性质改性、电沉积制备等技术,系统性调控和研究:电极材料结构、基底结合力对电极可延展性和电化学性能的影响;电极界面浸润性、电活性面积、电化学稳定性等对传感性能的影响;敏感材料的组分优化和交联固定方法对传感器性能的影响。研究可延展纤维电化学传感器在可穿戴式汗液分子标记物Na+、K+、乳酸等检测中的传感性能。本项目的实施将为新型纤维柔性可穿戴电化学传感器的发展奠定理论和技术基础。
结项摘要
本项目面向可穿戴汗液传感器的迫切发展需求,针对柔性可延展基底上设计制备电化学电极材料、传感敏感材料等关键科学问题,提出新型柔性可延展纤维结构高性能电化学传感器的研究工作。通过解决柔性衬底和电极异质界面的结合稳定性问题,开发了具有灵敏度“程序化调控”的仿生葡萄糖传感器;通过解决柔性衬底、电极和离子选择性敏感材料的多层异质材料的结合稳定性问题,开发了基于应力重排效应的高稳定可延展纤维离子选择性传感器;针对柔性电化学离子选择性传感器存在电极电位不稳定以及制备过程复杂,开发了基于导电金属有机框架垂直纳米线排列的碳纳米管纤维柔性电化学离子选择性传感器;从汗液分泌的特点和实时检测的问题出发,探索了传感器在可穿戴织物中的集成方案和可穿戴汗液检测应用。通过上述工作的完成,为新型柔性可延展电化学传感器的发展及可穿戴汗液检测提供理论基础和新的技术方法,有望促进可穿戴汗液传感器件在运动健康监测领域的实际应用。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Moisture-Driven Power Generation for Multifunctional Flexible Sensing Systems
用于多功能灵活传感系统的湿气驱动发电
- DOI:10.1021/acs.nanolett.9b02081
- 发表时间:2019-08-01
- 期刊:NANO LETTERS
- 影响因子:10.8
- 作者:Li, Lianhui;Chen, Zhigang;Zhang, Ting
- 通讯作者:Zhang, Ting
A novel, flexible dual-mode power generator adapted for wide dynamic range of the aqueous salinity
一种新颖、灵活的双模式发电机,适用于水盐度的宽动态范围
- DOI:10.1016/j.nanoen.2021.105970
- 发表时间:2021-03-16
- 期刊:NANO ENERGY
- 影响因子:17.6
- 作者:Li, Lianhui;Gao, Shouwei;Zhang, Ting
- 通讯作者:Zhang, Ting
All-Nanofiber-Based Janus Epidermal Electrode with Directional Sweat Permeability for Artifact-Free Biopotential Monitoring
基于全纳米纤维的 Janus 表皮电极,具有定向汗液渗透性,可实现无伪影生物电势监测
- DOI:10.1002/smll.202106477
- 发表时间:--
- 期刊:Small
- 影响因子:13.3
- 作者:Xianqing Yang;Shuqi Wang;Mengyuan Liu;Lianhui Li;Yangyong Zhao;Yongfeng Wang;Yuanyuan Bai;Qifeng Lu;Zuoping Xiong;Simin Feng;Ting Zhang
- 通讯作者:Ting Zhang
In Situ Growth of NiO@SnO2 Hierarchical Nanostructures for High Performance H2S Sensing
用于高性能 H2S 传感的 NiO@SnO2 分层纳米结构的原位生长
- DOI:10.1021/acsami.9b13001
- 发表时间:2019-11-27
- 期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
- 影响因子:9.5
- 作者:Liu, Lin;Wang, Yingyi;Qin, Sujie
- 通讯作者:Qin, Sujie
Ultrathin, Stretchable, and Breathable Epidermal Electronics Based on a Facile Bubble Blowing Method
基于简便吹泡方法的超薄、可拉伸、透气的表皮电子产品
- DOI:10.1002/aelm.202000306
- 发表时间:2020-09
- 期刊:Advanced Electronic Materials
- 影响因子:6.2
- 作者:Xianqing Yang;Lianhui Li;Shuqi Wang;Qifeng Lu;Yuanyuan Bai;Fuqing Sun;Tie Li;Yue Li;Zihao Wang;Yangyong Zhao;Yixiang Shi;Ting Zhang
- 通讯作者:Ting Zhang
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其他文献
钢框架结构振动台试验及损伤分析
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:工业建筑
- 影响因子:--
- 作者:王书琪;田石柱
- 通讯作者:田石柱
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