近日，吉林大学徐琳教授、王林教授与韩国高丽大学Jong Seung Kim教授合作在Accounts of Materials Research上发表述评文章“Direct Charge-transfer Chemosensing Materials for Painless Multimodal Disease Diagnosis”，系统阐述了课题组在基于直接电荷转移机制的化学传感材料方面的研究进展，重点展示了该类材料在无创、多模态疾病诊断平台中的设计与应用，并展望了其在精准医疗与健康管理领域的未来发展前景。

关键词：直接电荷转移、化学传感材料、多模态生物传感、无创诊断

原文提要：

Through this comprehensive analysis, we provide both fundamental insights into charge-transfer mechanisms and practical guidelines for developing next-generation intelligent monitoring systems, bridging the gap between laboratory innovation and clinical implementation in precision medicine. The integration of these technologies promises to revolutionize healthcare by enabling continuous, multimodal biomarker monitoring with unprecedented accuracy and reliability.

01

文章内容简介

直接电荷转移化学传感材料凭借其高灵敏度、快速响应和无需生物识别元件等优势，正成为构建新一代无创、多模态疾病诊断平台的核心基石。

近期，吉林大学徐琳教授、王林教授联合韩国高丽大学Jong Seung Kim教授总结介绍了他们近期在基于MXenes、MOFs及其复合材料的直接电荷转移传感策略与临床应用方面的工作。团队聚焦于材料电子结构与传感性能的构效关系，通过单原子敏化（如Pt SA-Nb₂CT_x）引入高效电荷转移通道，显著提升气体分子吸附与电子交换效率；构建仿生MOF/MXene复合材料（如Cu₃(HHTP)₂@Ti₃C₂T_x），协同材料的导电性与选择性，实现气体与力学信号的非重叠式感知；并开发了集成微针与摩擦纳米发电机的诊疗一体化系统，实现了伤口生物标志物的实时监测与按需治疗的闭环管理。最后展望了该领域在长期稳定性、大规模制造与临床转化方面面临的挑战，提出通过人工智能动态校准、闭环治疗系统和微创植入式传感器阵列等未来策略，推动精准医疗迈向个性化、连续监测与自主干预的新阶段。

这项研究工作系统阐述了通过材料创新实现电化学与电导传感模态的深度融合，为开发下一代高可靠性智能健康监测系统提供了清晰的技术路线与设计范式。随着材料科学与临床需求的不断交融，直接电荷转移传感技术有望在慢性病管理与早期诊断中扮演愈发重要的角色，为实现主动健康管理提供强大的技术支撑。

02

AMR：您为何选择这个特定的研究领域？

作者团队：

我们选择专注于直接电荷转移化学传感材料这一领域，核心驱动力在于其为解决传统生物传感在复杂生理环境中的可靠性难题提供了全新路径。传统的依赖生物酶的传感器往往面临稳定性差、易失活的问题，而单一模态的检测则难以避免环境干扰导致的误报。直接电荷转移材料能够通过与目标分子发生直接的电子交换，实现无介质、高灵敏的检测，从根本上提升了传感器的稳定性和响应速度。更重要的是，这类材料独特的电子特性允许它们同时产生电化学、电阻和电容等多种信号响应，这为构建能够进行交叉验证的多模态传感平台奠定了基础。这种将材料本征的物理化学性质与先进的传感机制相结合的策略，不仅能够满足在真实、动态的生理环境中进行精准监测的迫切临床需求，也为我们从原子和电子层面理解和设计传感界面打开了新的大门。

03

AMR：在您看来，这个领域最值得探讨

的话题是什么？

作者团队：

当前该领域最值得探讨的前沿话题，是如何超越单一材料的性能优化，实现多种传感模态在单一平台上的深度融合与信号解耦，并最终构建成具备诊断与治疗功能的智能闭环系统。这一方向的核心挑战在于，如何在不牺牲各传感模式性能的前提下，解决它们之间的信号串扰，并利用人工智能等算法从复杂的多维信息中提取出具有高置信度的生物标志物数据。例如，我们开发的Pt SA-Nb₂CT_x传感器，其创新点就在于利用NO₂的电阻响应与湿度的电容响应在机制上的正交性，结合机器学习模型，实现了在变化湿度背景下对NO₂浓度的精准解析。未来的研究将更加侧重于“材料-器件-算法”的协同设计，其关键在于发展能够本能地区分不同物理/化学刺激的智能材料，并构建能够理解这些信号、最终实现从“监测”到“预警”再到“干预”的自主决策系统。这不仅是技术的集成，更是理念的革新，将推动医疗设备从被动的记录工具向主动的健康管家演变。

作者团队简介

Jong Seung Kim韩国科学院院士，韩国高丽大学特聘教授，博士生导师，韩国化学会副会长。Kim院士长期从事小分子药物递送系统、光动力治疗、光热治疗和声动力治疗平台的研究，在医学技术领域的创新成果显著推动了精准治疗与诊断技术的发展。至今已在Nat. Rev. Mater.， Chem, Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., Nat. Commun., PNAS, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed. 等期刊发表学术论文700余篇，总引用超过64,000次，H因子128，获得100余项国内外专利授权。

徐琳，吉林大学唐敖庆领军教授，国家级青年人才，全国优秀创新创业博士后，吉林省突出贡献专家，任《分析化学》英文版副主编、Nano-Micro Letters、The Innovation等期刊青年编委，吉林省检测技术协会理事。长期从事先进传感（生物和气体传感）和光电器件及应用研究，聚焦高性能敏感材料和光电器件器件研发。在 Adv. Mater.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Mater. Res.、Adv. Energy Mater.等国际学术期刊发表论文190余篇，他引9000余次，H因子61。主持国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金面上项目和青年项目等10余项省部级以上项目；在国际国内相关学术会议上做邀请报告20余次；获2019年吉林省自然科学一等奖、2023年吉林省科技进步一等奖等。

王林，吉林大学口腔医院副院长，主任医师，“唐敖庆”领军教授，博导，美国马里兰大学牙学院访问学者。近五年以第一/通讯作者发表 SCI 论文 60 余篇，包括 Adv. Mater., Angew. Chem., Adv. Funct. Mater., Natl. Sci. Rev., Nano Lett., Biosens. Bioelectron.等。受邀在国内外学术会议上作邀请报告 10 余次、为 Coord. Chem. Rev.等行业顶刊撰写综述文章10 余篇。以第一发明人身份获授权国家发明专利 3 项，主持国家自然科学基金面上项目、青年项目、博士后基金特别资助项目及其他省部级以上项目 16 余项，曾获吉林省自然科学奖二等奖，2024、2023 年入选全球前 2%顶尖科学家榜单。担任国际牙医师学院(ICD) Fellow，参与口腔临床种植领域专家共识编写、《口腔种植学词典》及人卫版教材等专著撰写。

丁启航，2021年获得武汉大学药学硕士学位，并荣获第四届全国药学专业学位研究生优秀学位论文奖，同年入选国家留学基金委建设高水平大学研究生项目赴韩国高丽大学攻读博士学位。成果发表在Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem、Adv. Mater. 等国际知名学术期刊上。他的研究方向包括分子影像、药物递送、以及疾病诊疗一体化。

王坤，于2021年获得吉林大学医学学士学位，同年进入吉林大学口腔医学院直接攻读博士研究生，导师为王林教授。她的研究聚焦于口腔慢性炎症性疾病诊疗一体化平台的开发及其作用机制的探索，并入选“2024中国科协青年人才托举工程博士生专项计划”。

扫码阅读徐琳教授、王林教授与Jong Seung Kim教授合作的精彩Account文章：

Direct Charge-transfer Chemosensing Materials for Painless Multimodal Disease Diagnosis

Qihang Ding, Kun Wang, Fangyu Shi, Juanrui Du, Zitong Kan, Lin Wang*, Lin Xu*, and Jong Seung Kim*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.5c00204

投稿指南目前Accounts of Materials Research的投稿主要基于编辑团队的邀请。如您有意投稿，请先按照Author Guidelines的要求准备并投递proposal， 编辑团队会对您的proposal进行评审。如果proposal被接受，我们将向您发送投稿邀请。扫码阅读作者指南，下载proposal form：