低維有機(jī)材料納米生物傳感器研究獲新進(jìn)展

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)。它是一個由生物、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。納米生物傳感器具有選擇性高、分析速度快、操作簡易和儀器價格低廉等特點(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、食品工業(yè)等方面得到了高度重視和廣泛應(yīng)用。在以往的研究中，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。因為具有了亞微米尺寸的換能器、探針或者納米微系統(tǒng)，生物傳感器的各種性能大幅提高。

據(jù)國際知名期刊《Advanced Materials》報道，中國科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗室趙永生課題組制備了一種更加先進(jìn)的可以重復(fù)使用的電化學(xué)發(fā)光納米生物傳感器。電化學(xué)發(fā)光納米生物傳感器作為一種有價值的檢測裝置，其在檢測應(yīng)用中已經(jīng)得到越來越多的關(guān)注。電化學(xué)發(fā)光具有高的穩(wěn)定性以及低的背景信號，因此，電化學(xué)發(fā)光引起了科學(xué)家的極大興趣。同時，可再生的電化學(xué)發(fā)光傳感器受到了廣泛的研究，因為這種可再生的傳感器不僅可以降低反應(yīng)試劑的消耗，還能簡化實(shí)驗設(shè)計。通過電化學(xué)氧化和還原的納米材料在電極表面可以和共反應(yīng)劑反應(yīng)，從而產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光。該課題組研究人員在電化學(xué)發(fā)光傳感體系中引入釕聯(lián)吡啶(Ru(bpy)32+)納米線作為發(fā)光探針修飾電極，并通過還原氧化石墨烯(RGO)有效增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光，實(shí)現(xiàn)了對生物分子多巴胺的高效、靈敏的檢測。這項研究還證明，高比表面積的一維納米材料可以用于制備電化學(xué)發(fā)光傳感器，這就有可能使傳感器的靈敏度更高、尺寸更小、響應(yīng)更快，以及對被測樣品的需求量更少。在此之后，該課題組又制備出有機(jī)核/殼納米結(jié)構(gòu)的納米生物傳感器。研究人員用9，10－二苯乙炔基蒽(BPEA)單晶納米線作為芯層，用對H2O2敏感的過氧草酸酯衍生物CPPO作為殼層，化學(xué)發(fā)光的實(shí)驗證明了殼層對H2O2氣體有超靈敏和高選擇性的響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家們還利用核殼之間的消逝波耦合有效地放大了CPPO與H2O2氣體的化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)筑了BPEA@CPPO光波導(dǎo)傳感器，從而實(shí)現(xiàn)了對H2O2氣體的快速、高靈敏、高選擇性的原位檢測。這項研究進(jìn)一步凸顯了利用高比表面積的一維納米材料制備生物傳感器，可以提高傳感器的靈敏度。

該實(shí)驗室的研究人員強(qiáng)調(diào)稱，這些研究結(jié)果為低維納米材料制備生物傳感器研究提供了重要的理論和實(shí)驗依據(jù)。下一步他們將利用一維納米材料構(gòu)建納米光子學(xué)生物傳感器相關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)納米材料、光子學(xué)以及生物學(xué)三者的完美結(jié)合。