生物傳感器應(yīng)用：發(fā)展歷史 第1張" title="納米生物傳感器應(yīng)用：發(fā)展歷史 第1張-傳感器知識(shí)網(wǎng)"/>
納米生物傳感器應(yīng)用：發(fā)展歷史
1.一種是美國(guó)航空航天局（NASA）完成的電化學(xué)基因芯片。他們將DNA 探針固定在碳納米管陣列上，在探針捕獲靶基因之后可以利用電化學(xué)方法探測(cè)鳥(niǎo)嘌呤堿基的電化學(xué)活性，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種基因的快速檢測(cè)。在這種傳感器當(dāng)中，碳納米管陣列既可以作為一種良好的納米載體又因?yàn)槠渥吭降膶?dǎo)電能力可以極大提高檢測(cè)性能。
2.另一種被稱為“納米孔”的生物傳感器也是由美國(guó)科學(xué)家完成的，他們采用了一種毒素膜通道蛋白。這種蛋白質(zhì)內(nèi)有一個(gè)納米尺度的空腔，單鏈的DNA 探針?lè)肿涌梢宰杂傻赝ㄟ^(guò)這個(gè)通道；而當(dāng)DNA 探針捕獲到靶基因或靶蛋白之后體積就會(huì)變大，從而堵塞在空腔內(nèi)。因此通過(guò)探測(cè)膜通道的離子電流就可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)分子的探測(cè)。
3.檢測(cè)細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)（抗原、抗體、酶等）、有機(jī)小分子（農(nóng)藥殘留物、毒品等）、重金屬離子等，其探測(cè)范圍涵蓋了我們生活的方方面面。
4.幫助臨床醫(yī)生快速地檢測(cè)癌細(xì)胞和多種腫瘤標(biāo)記物，從而實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷；在傳染病防治方面可以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，把具有傳染性的SARS、禽流感、肝炎病毒等限制在最小范圍；
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納米生物傳感器應(yīng)用：納米生物傳感器
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納米生物傳感器
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納米技術(shù)引入生物傳感器領(lǐng)域后，提高了生物傳感器的靈敏度和其它性能，并促發(fā)了新型的生物傳感器。因?yàn)榫哂辛藖單⒚壮叽绲膿Q能器、探針或者納米微系統(tǒng)，生物傳感器的各種性能大幅提高。
中文名
納米生物傳感器
外文名
Nanobiosensors
應(yīng)用技術(shù)
納米技術(shù)
應(yīng)用領(lǐng)域
生物傳感器
誕生時(shí)間
1967年
例 子
葡萄糖傳感器
目錄
1
技術(shù)結(jié)合
2
技術(shù)研究
3
應(yīng)用
納米生物傳感器技術(shù)結(jié)合
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語(yǔ)音
納米技術(shù)和生物技術(shù)是21世紀(jì)的兩大領(lǐng)先技術(shù)，在這兩者之間存在著許多技術(shù)交叉，其中，納米生物傳感技術(shù)將有望成為新興產(chǎn)業(yè)。自從1967年第一支葡萄糖傳感器誕生以來(lái)，生物傳感技術(shù)已成為一前沿技術(shù)，它是一個(gè)由生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理、電子技術(shù)等多種學(xué)科相互滲透形成的研究領(lǐng)域。生物傳感器具有選擇性高、分析速度快、操作簡(jiǎn)易和儀器價(jià)格低廉等特點(diǎn)，而且可進(jìn)行在線甚至活體分析，在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品工業(yè)等方面得到了高度重視和廣泛應(yīng)用。納米技術(shù)主要是針對(duì)尺度為1nm～100nm之間的分子世界的一門技術(shù)。該尺寸處在原子、分子為代表的微觀世界和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域，基于此尺寸的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，因此有著獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，如表面效應(yīng)、微尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的優(yōu)越性能。
納米生物傳感器技術(shù)研究
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新技術(shù)的基礎(chǔ)是科學(xué)家們對(duì)細(xì)胞內(nèi)天然生物傳感器的研究成果。參與研究的羅馬第三大學(xué)的弗朗西斯科-里奇表示，探測(cè)轉(zhuǎn)錄因子活動(dòng)的所有信息已被編入基因組中，而且當(dāng)處于受激狀態(tài)時(shí)，這數(shù)千個(gè)不同的轉(zhuǎn)錄因子會(huì)依附于特定的目標(biāo)DNA序列中，因此，可使用這些序列作為起始點(diǎn)來(lái)構(gòu)建新的納米傳感器。從細(xì)菌到人，所有生物都使用“生物分子開(kāi)關(guān)”（由RNA或蛋白制成、可改變形狀的分子）來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境。這些“分子開(kāi)關(guān)”的誘人之處在于：它們很小，足以在細(xì)胞內(nèi)“辦公”，而且非常有針對(duì)性，足以應(yīng)付非常復(fù)雜的環(huán)境。該研究團(tuán)隊(duì)受到這些天然納米傳感器的啟發(fā)，用DNA而非蛋白質(zhì)或RNA合成出了新的納米傳感器。他們將三種天然DNA序列（每種能識(shí)別出不同的轉(zhuǎn)錄因子）進(jìn)行了調(diào)整，將其編入分子開(kāi)關(guān)中，當(dāng)這些DNA序列與其目標(biāo)結(jié)合時(shí)，這些分子開(kāi)關(guān)就會(huì)變成熒光。科學(xué)家們能用這樣的納米傳感器，通過(guò)簡(jiǎn)單測(cè)量熒光強(qiáng)度來(lái)直接確定細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)。
納米生物傳感器應(yīng)用
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語(yǔ)音
科學(xué)家們主要通過(guò)細(xì)胞編程技術(shù)改變某些轉(zhuǎn)錄因子的濃度，將干細(xì)胞變成特定的細(xì)胞。新傳感器能監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)，因此可確保干細(xì)胞被正確地重新編程。它也能確定病人癌細(xì)胞中的哪個(gè)轉(zhuǎn)錄因子被激活，哪個(gè)被抑制，以便醫(yī)生對(duì)癥下藥。因?yàn)槠淠苤苯釉谏飿颖倔w內(nèi)工作，因此，它也能用于篩選和測(cè)試抑制腫瘤的新藥?？茖W(xué)家們無(wú)需花費(fèi)數(shù)小時(shí)將蛋白質(zhì)從細(xì)胞中提取出來(lái)，只需將傳感器直接放入細(xì)胞中，測(cè)量熒光強(qiáng)度即可。這種傳感器可用來(lái)監(jiān)測(cè)數(shù)千個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)，以幫助科學(xué)家們更好地理解細(xì)胞分裂和發(fā)育機(jī)制。
生物傳感器應(yīng)用：發(fā)展歷史 第3張" title="納米生物傳感器應(yīng)用：發(fā)展歷史 第3張-傳感器知識(shí)網(wǎng)"/>
納米生物傳感器應(yīng)用：納米生物傳感器的應(yīng)用有哪些？來(lái)看看吧！
信息化技術(shù)日益成熟，為我國(guó)科技發(fā)展帶來(lái)了巨大的促進(jìn)作用。目前，生物傳感器在和納米技術(shù)相互結(jié)合以后，傳感器靈敏度會(huì)大大提高，而整體使用性能也隨之提升。納米生物傳感技術(shù)已經(jīng)慢慢成為一項(xiàng)前沿的技術(shù)，它操作簡(jiǎn)便、分析速度快、成本低。并且在各行各業(yè)中極其受歡迎，下面就為大家詳細(xì)介紹一下納米生物傳感器的相關(guān)應(yīng)用。
納米生物傳感器的應(yīng)用有哪些？
生物傳感技術(shù)與納米技術(shù)融合，開(kāi)創(chuàng)了醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用新領(lǐng)域。
細(xì)胞的編程技術(shù)可改變了某些轉(zhuǎn)錄因子的濃度，并且可以將干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成特定的細(xì)胞。而新傳感器也能檢測(cè)出轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)，所以可以被用來(lái)檢測(cè)干細(xì)胞，以便于被正確地重新編程。除此之外，它還能確定出病人癌細(xì)胞中有哪些轉(zhuǎn)錄的因子被激活，被抑制又有哪些，以便于醫(yī)生對(duì)癥下藥。而因?yàn)樗軌蛑苯釉谏飿颖倔w內(nèi)工作，所以，它也能用于篩選和測(cè)試抑制腫瘤的新藥。
納米生物傳感器研究方向
對(duì)于納米生物傳感器而言，它是科學(xué)家們對(duì)細(xì)胞內(nèi)天然生物傳感器的重大研究成果。
從最初的細(xì)菌到人體，所有的生物都可以使用生物分子開(kāi)關(guān)來(lái)（由RNA或蛋白制成、可改變形狀的分子）來(lái)探測(cè)監(jiān)測(cè)環(huán)境。而這些“分子開(kāi)關(guān)”的亮點(diǎn)就在在于：體積較小，也可以在細(xì)胞內(nèi)“辦公”，同時(shí)非常有針對(duì)性，能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的環(huán)境。
研究團(tuán)隊(duì)受到了天然納米傳感器的啟發(fā)，因此采用了DNA而不是蛋白質(zhì)或RNA，并且合成出了新的納米傳感器。他們可以將三種天然DNA序列（每種能識(shí)別出不同的轉(zhuǎn)錄因子）進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)可以將其編到分子開(kāi)關(guān)中，每當(dāng)這些DNA序列與其目標(biāo)結(jié)合時(shí)，這些分子的開(kāi)關(guān)會(huì)直接轉(zhuǎn)變成熒光，因此科學(xué)家們能通過(guò)這樣的納米傳感器，簡(jiǎn)單測(cè)量出熒光強(qiáng)度，并可以確定出細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子活動(dòng)情況。
看完以上為您介紹的納米生物傳感器應(yīng)用，您對(duì)于納米生物傳感器的認(rèn)識(shí)是否又深入一些了呢？納米生物傳感器是一種精細(xì)化操作的傳感器，目前在市場(chǎng)上有著大量的需求，而基于大量需求的趨勢(shì)之下，納米生物傳感器技術(shù)將會(huì)越發(fā)展越加成熟，而未來(lái)的市場(chǎng)應(yīng)用也會(huì)逐漸擴(kuò)大。
納米生物傳感器應(yīng)用：納米生物傳感器的研制及應(yīng)用
研究方向
聯(lián)系方式
地址：江蘇省南京市棲霞區(qū)仙林大道163號(hào)化學(xué)樓A511室郵箱：wangzl@nju.edu.cn電話: 025-傳真: 025-
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南京大學(xué)
南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院
RSC
小木蟲(chóng)
納米生物傳感器的研制及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2019-06-14
作者：王志林
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功能納米材料是納米材料科學(xué)中 最富有活力的領(lǐng)域,它對(duì)生物、能源、環(huán)境、信息、宇航等高科技領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響并具有廣闊的應(yīng)用前景。我們制備了一系列以納米材料為基底的能分別識(shí)別 環(huán)境污染物對(duì)苯二酚、藥物分子阿司匹林、神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺以及生物大分子牛血紅蛋白等分子印跡聚合物，同時(shí)制備了一系列配位聚合物納米粒子，初步提出了配合 物納米材料形成的機(jī)制，系統(tǒng)研究了配合物納米材料的熒光性質(zhì)，抗菌和抗腫瘤活性，并將其衍生材料用作鋰離子電池儲(chǔ)能材料和超級(jí)電容器的電極材料(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.)。
