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纳米材料在生物传感器中的特殊功能2018-01-25

在生物传感器领域引入纳米材料主要起以下几种重要作用。

纳米材料可以加速电子转移速率,增加氧化还原物质在电极表面反应的可逆性。将Pd纳米线应用于电化学传感器中,催化氧化抗坏血酸;实验结果表明,纳米材料的引入有效的降低了抗坏血酸氧化过电位,避免了其他电活性物质的干扰,检测限为0.2gmol/L,检测范围为25umol/L-0.9 mmol/L。

纳米材料可以催化不同的反应。金、银、铂、钯及其合金纳米材料对过氧化氢的还原反应具有良好的催化效果,铜、铂、镍及其合金纳米材料可以催化葡萄糖的氧化反应。另外还有一些金属纳米材料可以催化抗坏血酸、多巴胺、尿酸等电活性物质在电极表面进行反应,从而达到检测效果。

纳米材料常常用来标记生物分子。Wu等将量子点(QDs,亦为纳米材料)连接在免疫球蛋白(IgG)和生物素上,合成了具有荧光作用的探针,它可以与肿瘤标志物Her2特异性结合,以达到检测的目的。实验结果证明量子点标记的探针在细胞成像方面更有效,较染料分子标记检测时更有利。

纳米材料可以用来固定生物分子。Taton等将探针DNA固定在金纳米粒子(AuNPs)上,然后再将A矿还原为至AuNPs上形成核壳结构纳米粒子,该纳米粒子显著地增强了荧光信号强度,大大的提高了检测限。

纳米材料可以作为反应控制开关(Off-On反应);Zhao等报道了Fe3+、Cu2+、Hg2+三种金属粒子均可以对金纳米簇的荧光作用起到淬灭作用,但是如果向淬灭的金纳米粒子中加入EDTA后,混有Fe3+、Cu2+的金纳米粒子重新具有荧光作用,而混有H92+的金纳米簇仍保持原状;如果向淬灭的金纳米簇中加入NI-GF后,混有Fe3+的金纳米簇重新具有荧光作用,而混有Cu2+、H92+的金纳米簇仍保持原状;这里金纳米簇起到了控制开关(Off-On)的作用,故作者先加入NH4F检测Fe3+的浓度,在加入EDTA检测Hg2十的浓度,进而得到Cu2+的浓度。

Vaishnavi等制备了一种硫代乙酸包裹的CdTe量子点,表面带有负电,当它遇到表面带正电的卟啉时,会因为静电作用结合而荧光淬灭(Off);当DNA加入时,卟啉会和DNA结合,进而从CdTe量子点上脱落下来;CdTe量子点再次具有荧光性。实验发现,随着DNA浓度的增大,荧光信号增强,两者呈线性,说明所制备的硫代乙酸包裹的CdTe量子点通过作为反应过程的开关进而实现对DNA的检测,检测范围为6.5~296 nmol/L。

 

 

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