生物医学传感-纳米生物传感器

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1、*1纳米生物传感器（Nanobiosensors）一、背景二、纳米材料介绍三、纳米生物传感器*2CompanyLogo纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术纳米生物传感技术成为一种新兴产业。纳米尺寸既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，因此有着独特的化学性质和物理性质，如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，呈现出常规材料不具备的优越性能。一、背景*3纳米生物传感器是将纳米材料作为一种新型的生物传感介质，与传统的传感器相比，具有体积更小、速度更快、而且精度更高、可靠性更好的优点。

2、纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生物传感器的灵敏度和其它性能，并促进了新型的生物传感器的发展。因为具有了亚微米尺寸的换能器、探针或者纳米微系统，生物传感器的各种性能大幅提高。但纳米生物传感器正处于起步阶段，目前仍有大量的工作需要进行。*4二、纳米材料介绍纳米材料是指由尺寸小于100nm（0.1-100nm）的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维材料或由它们作为基本单元构成的三维材料的总称。纳米无创注射器纳米管阵列*5*6荷叶表面上有一些微小的蜡质颗粒,并且覆盖着无数尺寸约10个微米的

3、突包,每个突包的表面又布满了直径仅为几百纳米的更细的绒毛。这种特性可以应用在玻璃上或是战机的雷达上。自然界中的纳米结构*7飞檐走壁的壁虎在现实生活中,我们可以制造出抓地更牢的运动鞋,可以制作雨雪环境中不再打滑的汽车轮胎。而在影视剧拍摄中,演员们可以告别工作室里的电脑,真正在摩天大楼的玻璃幕墙上一展身手。据此开发出的空间探测用攀爬型机器人,无论在什么恶劣的条件下都可以在太空飞行器的外表面行走,给飞行器进行“体检”。*8“上善若水”的水黾超疏水特性(超强的不沾水的特性)*9水黾腿部上有数千根按同一方向

4、排列的多层微米尺寸的刚毛。这些像针一样的微米刚毛的表面上形成螺旋状纳米结构的构槽,吸附在构槽中的气泡形成气垫。*10五彩斑斓的蝴蝶纳米结构:光子晶体,通过这种结构,蝴蝶翅膀能捕捉光线。仅让某种波长的光线透过,这便决定了不同的颜色。*11利用“罗盘”定位的蜜蜂利用在磁性纳米粒子中存储的图像来判明方向。*12蛛丝指路线、安全绳、滑翔索。*131.表面效应（一）纳米材料的特性纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。比表面积↑↑表面原子百分数↑↑

5、纳米颗粒的表面能高、活性强颗粒直径↓性质变化*14高表面活性→交联或吸附性强Drug/GeneDeliverySystem药物/基因转运系统吸附在细胞膜上胞吞作用进入细胞吸附药物/质粒DNA纳米粒纳米粒-药物/DNA复合物*15纳米载体-绿色荧光蛋白报道基因转染细胞*16纳米粒纳米粒用于检测或导向技术*17BIOMAT190802MHNanoparticle抗原抗体有机与无机纳米粒子珠巨噬细胞，淋巴细胞等细胞。*182.小尺寸效应小尺寸效应是指由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化。尺寸变小+

6、比表面积↑↑→新奇的性质光学热学力学磁学*19由无数的原子构成固体时，单独原子的能级就并合成能带，由于电子数目很多，能带中能级的间距很小，因此可以看作是连续的。对介于原子、分子与大块固体之间的纳米颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子/小尺寸效应。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，光

7、谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。*20（1）特殊的光学性质纳米颗粒当尺寸小到一定程度时具有很强的吸光性。金属纳米颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。几乎所有的金属纳米颗粒都可呈现黑色。*21纳米涂料隐形飞机*22（2）特殊的磁学性质纳米颗粒的磁性与大块材料的磁性有显著的不同，磁性纳米颗粒具有高矫顽力。当纯铁颗粒尺寸减小到一定程度（二十个纳米）时，其矫顽力可显著增加；尺寸减小到6nm时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。*23生物磁性纳

8、米颗粒生物体内磁性超微颗粒---生物磁罗盘*24磁性阿霉素纳米粒在磁场中的定向运动磁性纳米粒运动轨迹*25磁性纳米球用于细胞分离癌症诊断磁性纳米粒在生物医学中的应用*26（3）特殊的热学性质固态物质在大尺寸形态时，其熔点是固定的，超细微化后其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。（4）特殊的力学性质呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。*27电子具有粒子性又具有波动性，因此存在