纳米生物传感器:浅析纳米生物传感器的未来发展

2021/11/12 10:35 · 传感器知识资讯 ·  · 纳米生物传感器:浅析纳米生物传感器的未来发展已关闭评论
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纳米生物传感器:浅析纳米生物传感器的未来发展随着纳米技术和生物传感器交叉融合的发展,越来越多的新型纳米生物传感器涌现出来,如量子点、DNA、寡核苷配体等纳米生物传感器。本文引用地址:在中国科学院化学研究所光化学院重点实验室赵永生看来,未来纳米生物传感器的发展方向应该

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纳米生物传感器:浅析纳米生物传感器的未来发展

  随着纳米技术和生物传感器交叉融合的发展,越来越多的新型纳米生物传感器涌现出来,如量子点、DNA、寡核苷配体等纳米生物传感器。
本文引用地址:
  在中国科学院化学研究所光化学院重点实验室赵永生看来,未来纳米生物传感器的发展方向应该是集成多功能、便携式、一次性的快速检测分析机器,它可以广泛用于食品、环境、战场、人体疾病等领域的快速检测。
  例如,食品和饮料中病原体或者农药残留成分的快速灵敏检测;环境中污染气体或者污染金属离子等远程检测和控制;人体血液成分和病原体的快速实时检测,以及战场生化武器和爆炸物的快速检测。
  但新一代纳米生物传感器同样面临诸多挑战,如更高灵敏度、特异性、生物相容性、集成多种技术、检测方法简化、制备工艺、批量化生产、成本效益等。
  对此,赵永生表示,分子自组装加工工艺简单可控,可以实现快速复制,而且成本较低,对生物传感器的发展有很重要的促进作用,有利于高灵敏度、低成本、一次性纳米生物传感器的发展。而生物分子自组装技术更值得关注,它具有天然的生物兼容性、优异的结合性能,或将成为生物传感器发展的另一个全新领域。

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纳米生物传感器:生物医学传感-纳米生物传感器.ppt

* 1 * * * 1 * * * 1 * 摩擦副就是相接触的两个物体产生摩擦而组成的一个摩擦体系。摩擦副是端面密封最重要的元件,该元件的工作是两个零件的相对滑动。 * * 1 * * * * 应用 纳米电子材料 纳米光电子材料 纳米生物医学材料 纳米敏感材料 纳米储能材料 * * (三) 纳米生物材料的制备 纳米颗粒的作用受其尺寸、形貌和结构的影响。不是所有纳米尺寸的颗粒都能起作用,纳米颗粒的尺寸也不是越小越好;特定的技术领域需要特定尺寸、大小均一的纳米颗粒才能发挥最佳效果。 固相法 反应物的聚合状态 液相法 气相法 * * (四)纳米生物医用材料及其应用 1.细胞分离用纳米材料 利用纳米复合粒子性能稳定、不与胶体溶液反应且易实现与细胞分离等特点,可将纳米粒子应用于诊疗中进行细胞分离。 * * 美国科学家用纳米SiO2微粒很容易将怀孕8星期左右妇女的血样中极少量的胎儿细胞分离出来,并能准确地判断是否有遗传缺陷;挪威工科大学的研究人员,利用纳米磁性粒子成功地进行了人体骨骼液中肿瘤细胞的分离;利用纳米微粒进行细胞分离技术很可能在肿瘤早期从血液中检查出癌细胞,实现癌症的早期诊断和治疗。 * * 利用不同抗体对细胞内各种器官和骨骼组织的敏感程度和亲和力的显著差异,选择抗体种类,将纳米金粒子与预先精制的抗体或单克隆抗体混合,制备成多种纳米金/抗体复合物。 2.用于细胞内部染色的纳米材料 * * 借助复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结合而形成的复合物,在白光或单色光照射下呈现某种特征颜色(如10nm的金粒子在光学显微镜下呈红色),从而给各种组合“贴上”了不同颜色的标签,因而为提高细胞内组织的分辨率提供了一种急需的染色技术。 * * 应用不同的材料制备纳米颗粒并通过改变其大小和形状可以改变纳米颗粒的光散射性质。以此为基础可制备多种颜色的纳米颗粒标签。改变纳米颗粒的形状不仅可以改变其光散射特征,还可以改变其他特征如产生谐波等。 例如:球形纳米银颗粒不散射红光,而棱柱形纳米银颗粒却呈红色。 * * * * 这些不同颜色的纳米颗粒标签表面包被细胞特异性抗体/配体后,可进行组织/细胞染色或标记、疾病的诊断及示踪技术。 * * 3. 纳米药物控释材料 纳米粒子不但具有能穿过组织间隙并被细胞吸收、可通过人体最小的毛细血管、甚至可通过血脑屏障等特性, 而且还具有靶向、缓释、高效、低毒且可实现口服、静脉注射及敷贴等多种给药途径。 * * 4. 纳米抗菌材料及创伤敷料 利用Ag+可使细胞膜上的蛋白失活, 从而杀死细菌。 利用该类材料的光催化作用, 与H2O反应生成具强氧化性的羟基以杀死病菌 ZnO、TiO2等光触媒型纳米抗菌材料 Ag+系抗菌材料: * * 5.纳米颗粒中药及保健品 纳米级中药粒子 ——可溶于水, 有效提高药物利用率 ——口服胶囊、口服液或膏药 纳米胶囊或纳米粒子悬浮液保健品 —— ↓毒性,↑活性(硒旺胶囊 ) * * 6. 纳米医用陶瓷 纳米陶瓷在人工骨、人工关节、人工齿以及牙种植体、耳听骨修复体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。 纳米级羟基磷灰石复合材料 聚酰胺/纳米HA晶体生物活性材料 ZrO2 的纳米羟基磷灰石复合材料 纳米TiO2 /聚合物复合材料 * * 7.纳米生物活性材料 钙盐纳米SiO2/聚合物复合材料 : 在人体液中放置1周后, 可以观察到其表面有羟基磷灰石层形成。 含钛硅的纳米复合材料 :具有优良的透光率、氧气透过率和吸湿性, 是理想的隐形眼镜材料。 * * 聚氨酯材料 :因其良好的生物相容性和优异的力学性能常用来制作血管移植物、介入导管、心脏辅助循环体系及人工心脏等。 纳米微孔SiO2玻璃 :可用作微孔反应器、功能性分子吸附剂、生物酶催化剂及药物控释体系的载体等。 * * 在血管中运动的纳米机器人,使用纳米切割机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物。 纳米机器人消灭癌细胞虚拟图 未来应用 * * 三.纳米生物传感器 纳米生物传感器是纳米技术与生物传感器的融合,其研究领域涉及到生物技术、信息技术、纳米科学、界面科学等多个重要领域。 * * * * * * * * Company Logo 碳纳米管在纳米生物传感器中的应用 碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)是一种由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管。 CNTs具有良好的导电性、催化活性和较大纳米生物传感器:浅析纳米生物传感器的未来发展  第2张

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纳米生物传感器
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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,并促发了新型的生物传感器。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。
中文名
纳米生物传感器
外文名
Nanobiosensors
应用技术
纳米技术
应用领域
生物传感器
诞生时间
1967年
例 子
葡萄糖传感器
目录
1
技术结合
2
技术研究
3
应用
纳米生物传感器技术结合
编辑
语音
纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术,在这两者之间存在着许多技术交叉,其中,纳米生物传感技术将有望成为新兴产业。自从1967年第一支葡萄糖传感器诞生以来,生物传感技术已成为一前沿技术,它是一个由生物、化学、医学、物理、电子技术等多种学科相互渗透形成的研究领域。生物传感器具有选择性高、分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点,而且可进行在线甚至活体分析,在临床诊断、环境监测、食品工业等方面得到了高度重视和广泛应用。纳米技术主要是针对尺度为1nm~100nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域,基于此尺寸的系统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。
纳米生物传感器技术研究
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新技术的基础是科学家们对细胞内天然生物传感器的研究成果。参与研究的罗马第三大学的弗朗西斯科-里奇表示,探测转录因子活动的所有信息已被编入基因组中,而且当处于受激状态时,这数千个不同的转录因子会依附于特定的目标DNA序列中,因此,可使用这些序列作为起始点来构建新的纳米传感器。从细菌到人,所有生物都使用“生物分子开关”(由RNA或蛋白制成、可改变形状的分子)来监测环境。这些“分子开关”的诱人之处在于:它们很小,足以在细胞内“办公”,而且非常有针对性,足以应付非常复杂的环境。该研究团队受到这些天然纳米传感器的启发,用DNA而非蛋白质或RNA合成出了新的纳米传感器。他们将三种天然DNA序列(每种能识别出不同的转录因子)进行了调整,将其编入分子开关中,当这些DNA序列与其目标结合时,这些分子开关就会变成荧光。科学家们能用这样的纳米传感器,通过简单测量荧光强度来直接确定细胞内转录因子的活动。
纳米生物传感器应用
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科学家们主要通过细胞编程技术改变某些转录因子的浓度,将干细胞变成特定的细胞。新传感器能监测转录因子的活动,因此可确保干细胞被正确地重新编程。它也能确定病人癌细胞中的哪个转录因子被激活,哪个被抑制,以便医生对症下药。因为其能直接在生物样本体内工作,因此,它也能用于筛选和测试抑制肿瘤的新药。科学家们无需花费数小时将蛋白质从细胞中提取出来,只需将传感器直接放入细胞中,测量荧光强度即可。这种传感器可用来监测数千个转录因子的活动,以帮助科学家们更好地理解细胞分裂和发育机制。

纳米生物传感器:纳米生物传感器的研制及应用

研究方向

联系方式

地址:江苏省南京市栖霞区仙林大道163号化学楼A511室邮箱:wangzl@nju.edu.cn电话: 025-传真: 025-

友情链接

南京大学

南京大学化学化工学院

RSC

小木虫

纳米生物传感器的研制及应用

发布时间:2019-06-14

作者:王志林

浏览量:287

功能纳米材料是纳米材料科学中 最富有活力的领域,它对生物、能源、环境、信息、宇航等高科技领域将产生深远的影响并具有广阔的应用前景。我们制备了一系列以纳米材料为基底的能分别识别 环境污染物对苯二酚、药物分子阿司匹林、神经递质多巴胺以及生物大分子牛血红蛋白等分子印迹聚合物,同时制备了一系列配位聚合物纳米粒子,初步提出了配合 物纳米材料形成的机制,系统研究了配合物纳米材料的荧光性质,抗菌和抗肿瘤活性,并将其衍生材料用作锂离子电池储能材料和超级电容器的电极材料(代表作: Chem. Eur. J. 2013, 19, 7084; Cryst. Growth Des. 2012, 12, 5606; Cryst. Growth Des. 2012, 12, 3786; J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3999; Anal. Chem. 2009, 81, 7625; J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4849.)。

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