本项目属于分析化学学科，生物分析及生物传感方向。复杂样本中痕量物质的高灵敏检测方法，对解决人类环境及健康等问题具有重要意义。本项目聚焦生物传感系统设计的基本科学问题：分子识别效率（特异性）及其信号转换与信号放大效率（高灵敏）。利用靶标自循环及纳米信号增强等新策略，结合纳米技术和生物分子工程技术，提出和建立了多种信号转换与放大新原理，发展了系列高性能生物传感器，推动了分析新方法在基础研究、临床诊断、环境检测及食品安全中应用，在国际上获得了广泛关注和高度评价。主要科学发现有：1. 靶标再生及循环利用信号放大新方法：利用分子生物学工具酶及生物分子工程技术，设计多种靶标分子再生及循环利用方法，突破了传统核酸杂交分析、核酸适配体及分子信标探针检测的1:1计量关系限制，显著提高分子识别和信号转换效率，实现了不同靶标的高灵敏直接检测，灵敏度提高4-6个数量级。以色列科学院院士Willner教授对我们多篇论文成果给予了充分肯定和评价；美国化学会C&EN以“miRNA的超灵敏检测”为题给予报道；基于DSN酶信号放大方法引发系列后续研究。2. 纳米材料增强信号转换与放大新策略：提出了基于纳米粒子增强信号放大荧光偏振分析新原理，利用纳米粒子界面分子自组装，构筑具有超分子结构的荧光偏振探针，提高灵敏度2-3数量级，拓宽了荧光偏振使用范围，2012年美国Anal Chem年度综述指出“该方法具有高灵敏度、专一性及快速响应，有潜力取代传统方法”；通过弱键作用及靶分子诱导变构效应调控多肽、DNA在石墨烯界面上的可控组装，设计通用型分子信标，实现了多靶标快速检测及多肽探针的首次应用。加拿大科学家S. Kelley在Nat Chem论文中指出：该方法是非常少的多靶标通用检测系统之一。3. 功能化纳米粒子的分子识别及传感新方法：利用纳米粒子修饰及分子组装，构筑功能化传感界面，实现了靶分子诱导的高效信号转换，建立了多种高灵敏、特异性的生物传感体系，实现了DNA、金属离子、阴离子和功能小分子等的快速检测，英国皇家化学会Chemistry World亮点报道。利用核苷酸分子自组装设计具有手性界面的纳米银粒子，发展了一种简单有效手性分子检测及分离新方法。多篇论文评述：这是基于纳米粒子进行手性识别传感分析的首次应用，为设计新的手性检测方法及拓展应用提供新机会。   8篇代表性论文(JACS 2篇, Angew Chem 1篇, Anal Chem 2篇) SCI E他引1284次，其中7篇超过100次，3 篇ESI高引论文。项目完成人中，1人受聘SCI期刊Biotechnol Appl Biochem副主编，Biotechnol Journal编委，1人入选教育部长江特聘教授；1人获国家优秀青年科学基金项目资助；培养学生中2人获上海市优秀博士论文，3人获优秀硕士论文。