近日,华东理工大学教授李大伟、副教授钱若灿团队在《化学教育杂志》发文,介绍了在单细胞电化学方面的最新教学研究成果,展现了团队将前沿科研技术转化为可落地、可推广本科实验教学内容的持续探索,为推动本科实验课程向研究型、创新型转型提供了示范与借鉴。
电化学分析是本科分析化学课程的核心教学内容之一。团队结合本科实验教学特点,开发了面向高年级本科生的研究型综合实验课程,构建以玻璃纳米管为核心的科研训练模块,将前沿纳米电化学与单细胞操控技术引入本科教学体系,为学生提供从器件制备、表征测试、数据采集到数值模拟的完整训练链条。
团队设计的综合性实验项目,采用拉制法制备尖端直径约100纳米的锥形玻璃纳米电极,并将其作为可控递送平台,实现单细胞水平荧光成像。具体而言,纳米电极内填充荧光探针溶液,经显微操作精准穿刺目标细胞,插入胞质,再通过施加恒定电压,驱动荧光分子定向可控地释放至特定亚细胞位点。教学过程系统开展了电极灌注动力学建模、电渗流速率仿真及胞内荧光标记效率评估,深入阐释了该技术的电化学机制。
基于玻璃纳米管的本科分析化学实验概述。华东理工大学供图
上述教学课程覆盖了从实验方案设计、仪器操作、数据采集到定量分析与结果解读的完整教学流程,旨在培养学生跨学科知识整合能力、严谨的科学思维及规范的实验素养。通过实践,学生显著提升了精密微纳操作技能,并深化了对电化学界面过程、离子输运原理及其在活细胞分析中应用的理解。
相关论文信息:https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.5c01807
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