Nanoprobes和诊断技术.ppt

纳米探针与诊断技术 纳米探针的概念 纳米探针是一种能探测单个活细胞的新型超微生物传感器.探头尺寸仅为纳米量级(1-100nm)。作为生物传感技术领域迅猛发展起来的一项新型传感器,具有体积小、能在细胞内实时测量、对细胞无损伤或微损伤等诸多特点，是研究单细胞最基本的技术。在生物、医学、环境监测等多种领域得到广泛应用。 一、生物传感器 1、概念： 生物传感器是以生物学组件为功能性识别元件,识别和感知目的被测量并将其按一定规律转换为可识别信号的器件或装置。是用生物活性材料（酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等）与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。 2、组 成： 1、感受器： 分子识别元件， 由具有分子识别能力的生物活性物质构成; 2、换能器： 电化学或光学转换元件。 二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。 3、特 点： （1）选择性好，专一性强；（只对特定的底物起反应,而且不受颜色、浊度的影响。） （2）灵敏度高，分析速度快；（可以在一分钟得到结果。） （3）样品需要量少，准确度高；（一般相对误差可以达到1％） （4）操作系统比较简单 ；（容易实现微型化及自动分析） （5）成本低；（在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。） 4、分 类： （1）按照其感受器中所采用的生命物质可分为： DNA传感器 免疫传感器 酶传感器 细胞传感器 微生物传感器等等 （2）按照生物敏感物质相互作用的类型可分为： 亲和型 代谢型 （3）按照传感器器件检测的原理分类： Ｗｏｌｆｂｉｅｓ认为生物传感器是基于电化学或光学传感的原理,原则上可分为： 电化学式：包括电位式、电流式、电导式； 光学式：包括吸光式、反光式、发光式。 二、纳米技术与生物传感器 纳米技术(nanometer technology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。其主要针对1～100ｎｍ之间的尺寸,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,这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,突出表现为表面效应、体积效应、量子效应和宏观量子隧道效应四大效应. 纳米材料从根本上改变了材料的结构,被公认为是21世纪最具有前途的科研领域，是国际生物技术领域的前沿和热点问题,在医药卫生,食品生产和监控,环境监测等领域有着广泛的应用和明确的产业化前景。 近年来,纳米技术逐步进入生物传感器领域,引发突破性的进展,在疾病的诊断、治疗和卫生保健方面发挥重要作用。 一）纳米颗粒与生物传感器 1、纳米颗粒标记 磁性纳米颗粒可标记识别因子,其与肿瘤表面的靶标识别器结合后,可在体外测定磁性颗粒在体内的分布和位置,从而对肿瘤的定位。 纳米金对许多生物人分子都有很强的吸附作用,且吸附后不会使生物分子变性,当其与抗体结合后便可用来检测抗原；DNA经硫醇化后可固定于纳米金上，一个颗粒最多可结合几百个DNA分子,将其浸入溶液中便可捕获待测液中的靶 DNA 。 2、纳米颗粒用作固定载体 纳米粒子具有高比表面积,用于生物分子的固定,可以增加固定的分子数量,从而增强反应信号。 Singh等人用solgel方法合成硅纳米颗粒,其直径为20ｎｍ或200ｎｍ，该纳米颗粒用于固定乙酰胆碱脂酶,构建有机磷农药生物传感器，具有较高的比表活性,结合离子敏场效应管检测,响应迅速(10ｓ),灵敏度高,对Para Oxon杀虫剂的检测下限可达1×10-6mol/Ｌ 3、智能纳米颗粒 通过掺杂丁二炔单体进入两亲性的磷脂纳米颗粒小体,在紫外照射下聚合,形成稳定的微组装结构。在聚丁二炔的头端修饰上具有特异识别功能的生物分子,在溶液状态下,待测分子的结合拉动聚丁二炔纳米颗粒的结构变化,从而产生肉眼可见的蓝-红颜色变化,结合紫外检测,结果更为灵敏,该方法有可能发展成一种简单、方便的新型智能生物传感器。 二）多孔纳米结构与生物传感器 1、纳米微管用于生物分子的固定 如：聚吡咯纳米微管固定法： Miao等利用化学或电化学方法使吡咯单体在模板孔隙中生长,以得到与模板相应结构的纳米管。这种微管具有统一直径,上下连通,