纳米传感器

龙亿涛 樊春海

引用本文: 龙亿涛, 樊春海. 纳米传感器[J]. 化学学报, 2017, 75(11): 1021-1022. doi: 10.6023/A1711E001 shu
Citation:  Long Yitao, Fan Chunhai. Nanosensors[J]. Acta Chimica Sinica, 2017, 75(11): 1021-1022. doi: 10.6023/A1711E001 shu

纳米传感器

English

  • 纳米传感器是利用纳米尺度的材料将待测物的物理、化学或生物信息转换成可测量的光电等信号的装置和器件, 是人类窥探微观世界的“放大镜”.它的诞生, 加快了人类社会迈向信息化、智能化传感器时代的步伐.与传统传感器相比, 纳米传感器集高灵敏、多功能、高智能等优异性能于一身, 可在分子水平上进行操作和控制, 为人们灵敏地探测和感知纳米尺度上的微观世界提供了重要的多样化手段.同时, 纳米传感器具有集成、阵列、微型、智能和便携等优点, 极大地拓宽了传感器在医疗诊断、环境监测、可穿戴设备等领域的应用.目前, 纳米传感器的发展依然面临诸多挑战, 例如:纳米界面反应快、响应低, 需发展高时空分辨和高灵敏的传感技术和仪器, 以实现对纳米尺度上反应的追踪和对新型传感元件作用机制的理解.

    近年, 我国科学家在纳米传感器领域陆续做出原创性的工作, 也获得了一些可喜的成果.为了加强学术交流、促进该领域发展, 我们组织了国内在纳米传感研究中活跃的部分专家学者出版了本期“纳米传感器”专辑.本专辑收录了十三篇具有代表性的纳米传感器相关论文, 涵盖了纳米传感器相关的一些前沿和热点研究内容, 主要包括研究论文, 研究展望和综述等, 涉及纳米孔技术、单颗粒光谱、局域等离子体、纳米荧光探针以及热电材料等在生物分析、光热传感等方面的研究成果.

    研究论文方面:沙菁契等报道了利用固态纳米孔检测单个蛋白分子及蛋白质-蛋白质结合物的新方法, 发现电压和电解质溶液的酸碱度会直接影响蛋白质分子表面带电量进而延长或缩短其在孔内的易位时间, 实现了抗体分子及抗原-抗体分子结合物的区分, 为蛋白质分子辨识、蛋白质分子相互作用机制等研究提供了新方法.徐静娟等报道了一种基于单颗粒光谱技术检测汞离子的新方法, 即在两种不同大小的纳米金表面分别修饰两段富含T碱基的DNA序列, 通过Hg2+诱导产生T-Hg2+-T结构将小金球自组装于大金球表面形成核-卫星纳米金结构, 这一过程伴随着纳米颗粒散射光颜色和散射峰位置的变化, 变化的程度与Hg2+浓度具有相关性, 检测限可达1 pmol/L.聂舟等合成了一种铜-巯基配位聚合物, 利用聚合物的电催化活性构建了一种用于乙酰胆碱酯酶活性检测和抑制剂筛选的新型电化学生物传感平台, 实现了高选择性和高灵敏度的检测.黄卫华等在可见光致清洁电极表面引入抗污染分子明胶, 构建了一种电极界面实时在线清洁的电化学传感器, 实现了人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养过程中, 电极的在线更新以及细胞释放一氧化氮的实时监测.何品刚等采用交流阻抗传感技术实时监测细胞在纳米沟槽表面的生长行为, 发现纳米沟槽诱导HFF细胞定向排列后发生胞体的延长, 为开发复合型细胞传感器提供了新思路.龙亿涛等将电化学实验和有限元模拟相结合, 以纳米圆盘电极和内嵌式纳米电极为研究对象, 发现稳态电流法表征纳米电极需先明确电极尖端形貌与稳态电流的依赖关系.龙亿涛等还构建了poly(dT)n为引导链的DNA探针, 利用复合物分子穿过α-溶血素纳米孔道限域空间时产生的多台阶特征信号, 实现血清样本中三种结直肠癌miRNAs的有效区分, 提供了一种超灵敏检测单分子生物miRNA的新方法.李娜等构建了一种基于FRET机理的银纳米簇发光传感探针, 实现了miRNA let-7a的灵敏检测, 且被应用于复杂样品临床检测.

    综述方面:唐波等综述了纳米荧光探针用于疾病相关核酸分子的检测与细胞和活体成像的最新研究进展, 提出了构建用于核酸检测的新型纳米荧光探针的挑战、发展方向及展望.樊春海等综述了局域等离子体共振材料在传感及细胞成像中的研究进展, 并展望了基于局域等离子体共振材料的纳米光子学传感器发展前景.王伟等综述了单粒子光学传感技术的发展历史、技术特点以及最新的研究成果, 并展望了单粒子光学传感器的发展方向以及在分析化学、生命科学和材料学等领域的应用.苏彬等综述多孔硅、阳极氧化铝、二氧化钛、金属有机骨架等纳米多孔薄膜材料的光学干涉在传感器中的应用, 展望了纳米多孔薄膜在未来便携、小型化光学传感器的应用前景.

    研究展望方面:王铁等展望了典型的热电材料在传感器设备方面产生的重要影响, 提出借鉴柔性传感器实体化的成功典型, 利用热电材料和传感器在低维化、小型化过程中各自优化配置形成的叠加优势推进电热性传感器的快速发展.

    以上论文较好地反映了我国纳米传感器研究现阶段的发展水平, 有利于进一步推动我国纳米传感器的发展.在此, 衷心感谢本刊的所有作者、审稿专家以及编辑部工作人员的辛勤付出!

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  • 发布日期:  2017-11-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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