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纳米生物传感器
阅读:3458时间:2011-05-05 19:16:08

  纳米生物传感器(nanobiosensor)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,并综合应用光声电色等各种先进检测技术,可能对临床检测、遗传分析、环境检测、生物反恐和国家安全防御等多个领域产生革命性的影响,因而成为国际上的研究前沿和热点。

发展历史

  最早的生物传感器发明于1962年,英国Clark利用不同的物质与不同的酶层发生反应的工作原理,在传统的离子选择性电极上固定了具有生物功能选择的酶,从而构成了最早的生物传感器一一酶电极。生物传感器的研究全面展开是在20世纪80年代,20多年来发展迅速,在食品工业、环境监测、发酵工业、医学等方面得到了高度重视和广泛应用。目前,生物传感器正进人全面深人研究开发时期,各种微型化、集成化、智能化、实用化的生物传感器与系统越来越多。相信在不久的将来,纳米生物传感器的面貌会焕然一新。

应用举例

  1.一种是美国航空航天局(NASA)完成的电化学基因芯片。他们将DNA 探针固定在碳纳米管阵列上,在探针捕获靶基因之后可以利用电化学方法探测鸟嘌呤碱基的电化学活性,实现对多种基因的快速检测。在这种传感器当中,碳纳米管阵列既可以作为一种良好的纳米载体又因为其卓越的导电能力可以极大提高检测性能。

  2.另一种被称为“纳米孔”的生物传感器也是由美国科学家完成的,他们采用了一种毒素膜通道蛋白。这种蛋白质内有一个纳米尺度的空腔,单链的DNA 探针分子可以自由地通过这个通道;而当DNA 探针捕获到靶基因或靶蛋白之后体积就会变大,从而堵塞在空腔内。因此通过探测膜通道的离子电流就可以实现单个分子的探测。

  3.检测细菌、病毒、蛋白质(抗原、抗体、酶等)、有机小分子(农药残留物、毒品等)、重金属离子等,其探测范围涵盖了我们生活的方方面面。

  4.帮助临床医生快速地检测癌细胞和多种肿瘤标记物,从而实现癌症的早期诊断;在传染病防治方面可以实现快速反应,把具有传染性的SARS、禽流感、肝炎病毒等限制在最小范围;

发展趋势

  生物传感器是能够感受生物量并转换成可用输出信号的传感器,是一种实时监测生物体内、组织、细胞内各项成分、性能指标的技术。由于具有灵敏度高、选择性好、相应快、操作简便、样品需要量少易于微型化、价格低等特点, 其在生物医学上、环境监测、食品医药工业得到迅速发展和应用。纳米颗粒在生物传感器中应用非常广泛,纳米生物传感器利用纳米材料实现了传感器的超微化。纳米技术的介入为生物传感器的发展提供了广阔的空间。

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