国外纳米材料在生物传感器上的应用研究新进展

《国外纳米材料在生物传感器上的应用研究新进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国外纳米材料在生物传感器上的应用研究新进展摘要：纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，而生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。将纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生物传感器的检测性能，并促发了新型的生物传感器。本文就2年基于纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯等纳米材料构建的生物传感器新技术做一综述。纳米颗粒、碳纳米管的高比表面积、生物相容性及高导电活性，实现了检测的灵敏度及稳定性，已经广泛用于化学及生物化学分析。另外，碳纳米管、纳米颗粒等材料组成的纳米混合物，为开发新型生物传感器提供了一种新思路。关键词：纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯、生物传感器前言纳米材料(na

2、nometermaterial)是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。近二十年来，纳米材料的研究不断深入，在纳米材料的成分与结构，纳米材料的合成、制备与加工，纳米材料的性能及应用等领域都已经取得了长足的进展。纳米材料研究深化了人们对固体材料的结构与性能的认识，已成为材料科学领域最活跃的分支学科，推动了材料科学不断向前发展。生物传

3、感器的研究领域引入纳米材料后发生了很大变化。纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，而生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工具或系统。将纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生物传感器的检测性能，并促发了新型的生物传感器。纳米生物传感器是纳米科技与生物传感器的融合，其研究涉及到生物技术、信息技术、纳米科学、界面科学等多个重要领域，因而成为国际上的研究前沿和热点。本文主要从纳米颗

4、粒、碳纳米管、石墨烯等纳米材料生物传感器等几个方面，简介纳米生物传感器在国外的最新研究进展。一、基于纳米颗粒的生物传感器纳米颗粒表面易于修饰和功能化，具有良好的光学、电学、电化学性质，常见于电化学发光检测，在生物传感器和医疗检测领域得到了广泛应用。LuChen,XiaoweiZhang等人［1］在双色荧光和均相免疫测定人类肠病毒71型抗体文章中指出，已经开发一个新的荧光免疫合奏探头由一个共轭降低有毒水溶性碲化镉锌+量子点和抗体复合物双色荧光在均相溶液中测定人类肠病毒71型抗体。肠病毒71型抗体很容易被共价结合形成稳定的络合物如抗体，作为一个有效的量子点荧光淬灭，可以直接由绿色量子点的荧光

5、强度比如抗体评估红色荧光强度。这个传感器不仅能实现快速，准确的定量测定蛋白质/病毒荧光强度，也可在半定量测定蛋白质/病毒的数字可视化实现应用。YuhuiWang等人［2］基于荧光共振能量转移检测人体血浆中凝血酶上变频荧光粉的碳纳米粒子的核酸适体生物传感器。作者将变频荧光粉接到碳纳米粒子上使得荧光猝灭率达89％，从而得到高的响应性能和宽的线性范围。ZhiwenTang等人［3］在铁蛋白上的铁纳米核心模拟酶的活性及其生物传感上的应用一文中指出铁蛋白是纳米级球状蛋白质笼，上面有三价铁的核心。他们广泛存在于动物，植物和微生物中，在铁代谢中是不可缺少的角色。有趣的是，研究清楚的表明，铁蛋白有模拟酶

6、的活性，是因为有纳米核心而不是的蛋白质笼的结构。进一步研究显示，这一发现可能引出一个不曾为人们发现的铁蛋白中的抗氧化和解毒代谢。此外，作为一个天然蛋白质笼的纳米颗粒模拟酶的中心，很容易实现铁纳米颗粒与生物分子共轭的纳米生物传感器，从而促进了生物测定在医学领域的应用。二、基于碳纳米管的生物传感器无论是单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管在生物传感器中都有应用，如利用碳纳米管改善生物分子的氧化还原可逆性、利用碳纳米管降低氧化还原反应的过电位、利用碳纳米管固定化酶、利用碳纳米管进行直接电子传递、用于药物传递和细胞病理学的研究等。XiangyuanOuyang等人［4］研究出无标记且时间分辨荧光检测蛋白

7、含量的新方法：共轭Eu3þ复合适体包裹的单壁碳纳米管。传感机制是基于特殊的单壁碳纳米管对荧光的淬灭能力，将单链DNA/蛋白质的复合物吸附在碳纳米管上。由于适体的高度特异性的识别能力及单壁碳纳米管对发光试剂的强大猝灭能力，使得这个方法具有良好的选择性和高灵敏度，实现微摩尔赖氨酸的检测。发现除了碳纳米管外，其他的纳米半导体材料也被用来作为解决传感器的响应信号的有效途径，展示了他们在生物分子检测的潜能。EvaBaldrich等人［5］做出