纳米传感器摘要.ppt

光学生物传感器 光共振 固定纳米金属颗粒引起反射光的共振加强 荧光标记定位肿瘤 荧光湮灭基团 金纳米颗粒用于通用的荧光湮灭物的示意图 纳米金（AuNPs）粒子是最常用到的。由于纳米金较大的比表面积、较高的催化活性以及较好的表面控制性，使得基于纳米金粒子构建的生物传感器具有非同寻常的特性。纳米金粒子的引入能显著增加基因分析的灵敏度及序列特异性。 纳米金粒子 当入射光频率与传导电子集体振荡发生共振时，会产生表面等离子体共振现象。当AuNPs被可见光照射后，表面会吸收共振波长的可见光引起表面电子振荡，使其呈现出强的紫外—可见吸收谱带。例如，粒径为 3nm 的 AuNPs在520nm左右产生强吸收峰( 表面等离子峰) ，其溶液呈现酒红色。对于小尺寸的AuNPs，表面电子随入射光以偶极模式振荡，随尺寸变大后，变为由位于低能级的更高模式而控制的表面电子振荡。 AuNPs 在外源物质作用下发生聚集，表面等离子吸收峰被合并，颜色会发生显著变化。颜色变化仅通过肉眼就可观察到。同时，伴随着AuNPs的聚集，会产生强烈的光散射或吸收信号。因此，AuNPs 的聚集而引起的颜色变化已经成为高灵敏、无标记的比色检测法的基本原理，基于此原理建立了各种比色分析方法，已被用于检测不同生物分子，如核酸、蛋白质、多糖甚至是细胞。 应用 DNA检测 AuNPs具有较强的表面活性，可以与巯基修饰的AuNPs结合成牢固的AuNPs共价键，同时，因为其吸收红移，颜色将由红色变为紫色，该颜色的变化可用于比色分析，替代原有的 DNA检测标记物应用于DNA检测。 AuNPs用于DNA检测最早是由Mirkin 等发现的,他们使用寡聚DNA修饰 AuNPs 制成AuNPs DNA探针，制成的 2 种探针分别互补目标DNA的5’端和3’端; 当在缓冲溶液中加入 DNA 探针时表现为红色，加入靶DNA后溶液颜色转变为紫色，之后对溶液加热使DNA解螺旋，颜色又重新表现为红色。 AuNPs作为探针检测DNA 的检出限最低可达10zmol/L（10^-21），而荧光 DNA探针只能达到微摩尔级，并且 DNA功能化的 AuNPs探针选择性更好，可以分辨完全互补及单碱基错配和多碱基错配，而且本身还具有低毒性的优点，可用于活性检测。 p53基因检测 人类肿瘤抑制因子 p53 是十分重要的肿瘤标志物，研究已经证实组织和血清中 p53 含量与多种人类恶性肿瘤的侵袭与预后密切相关。目前市面上多种检测 p53 的方法步骤繁琐，需要长时间水浴，且只能进行半定量检测，而新近发展起来的基于蛋白质芯片的无需标记的免疫法能够更加敏感和特异地检测 p53 蛋白。 铜蓝蛋白（Azurin）能够被癌症细胞选择性结合而进入细胞内，且其能够和 p53 形成稳定和特异性复合物，从而增加 p53 抑癌作用。 中南大学肝胆肠外科研究中心的叶祖峰教授等人使用 4- 氨基硫代苯酚（4-Aminothiophenol，4-ATP） 作为连接物，4-ATP 一侧为硫醇基能够与金纳米颗粒结合，另一侧为重氮基团，可以与p53 富含电子的芳香族侧链结合。连接金纳米颗粒的 p53 和由 Azurin 分子层构成的捕获底物组成检测分子。由于 p53-4-ATP 纳米颗粒拉曼光谱大幅度增强，这使得检测分子能够高灵敏度和高特异性性地检测 p53 分子，其最低检出浓度可达5×10-13mol/L。 基于表面增强拉曼散射的纳米生物传感器制备示意图 * 放射偶极子的相互作用 * IBM 未标记 纳 米 传 感 器 纳米缝隙传感器 传感器间的缝隙间距达到了纳米级别，保证了很高的传感灵敏度。 研究人员在粘弹性聚合物表面添加20纳米厚度的铂金层，搭建了传感器框架。通过让表面的铂金变型延展，上下层之间便产生了空隙，暴露出底层的聚合物，借此测量传感器表面的电导系数。 银纳米传感器 在2012年的时候朱永博士(Dr. Yong Zhu)和他率领的美国北卡罗来纳州立大学研究团队利用银纳米线成功开发出具备高导电性和弹性的导体，当时他就曾表示使用这项技术能将其用作打造多功能传感器的可穿戴设备。经过接近两年多的研发，近日该研究团队成功宣布开发出这样一个多功能传感器。 首先银纳米线的两头分别用绝缘体夹住，然后科学家创建了一个戴电容的设备来存储电容。当导体出现推动、拉升或者触摸的时候，电容就会发生变化，而传感器能够检测出这种细微的电容变化，进而能够做出各种反馈。 团队中的Shanshan Yao博士称：“这项技术源于物理变形或者称之为边缘电池变化。他和我们智能手机上的触控非常类似，不过却能够有更加优秀应用，这种可以拉升的传感器能够充当机器人的类人皮肤，能够监测诸如拇