基于單個納米粒子的化學傳感器

王　偉

（南京大學化學化工學院，江蘇南京210023）

基于單個納米粒子的化學傳感器

王偉*

（南京大學化學化工學院，江蘇南京210023）

納米傳感器是近年來獲得廣泛重視和迅速發(fā)展的一種新型化學傳感器理念［1］。納米傳感器通常以單個納米粒子為傳感器載體，通過對其表面進行特定化學修飾作為傳感識別界面，利用納米粒子自身的電學、光學、力學或磁學性質(zhì)作為傳感信號，以此提供微米乃至納米尺度上化學物質(zhì)的含量和空間分布信息，是超靈敏檢測和單細胞分析的重要研究內(nèi)容之一。通常的納米傳感器需要實時讀取其傳感信號（即微區(qū)中特定物質(zhì)的含量信息），而不能儲存此信息，從而顯著限制了可用作納米傳感器的材料種類。最近，蘇黎世聯(lián)邦理工學院 （ETH Zurich）Wendelin Stark教授研究小組報道了一種可測量單細胞受到的光照水平，并將測量結(jié)果儲存起來供離線讀取的新型納米傳感器［2］。這一研究成果發(fā)表于近期Advanced Materials雜志上。

該方法基于一種具有光響應(yīng)特性的DNASiO2納米球復合材料實現(xiàn)光強度傳感。在其中的DNA分子鏈上精心設(shè)計一個光響應(yīng)化學基團，沒有光照時，此基團的存在不利于聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）的進行，從而無法實現(xiàn)DNA的擴增。在接受光照以后，此光響應(yīng)基團從DNA分子鏈上脫落下來，形成可以有效擴增的DNA分子鏈。將光照后的復合納米材料中的SiO2骨架結(jié)構(gòu)溶解后，通過定量PCR技術(shù)測定溶液的熒光信號對納米傳感器接受的光照強度進行定量分析［2］。如果將此納米傳感器通過胞吞作用植入一種對光十分敏感的感光微生物中，可以定量評價單個微生物接受的光照水平，進而為此類微生物的結(jié)構(gòu)和行為研究提供數(shù)據(jù)支持。

［1］Anker J N，Hall W P，Lyandres O，et al.Biosensing with plasmonic nanosensors［J］.Nature Materials，2008，7: 442-453.

［2］Mikutis G，Mora C A，Puddu M，et al.DNA-based sensor particles enable measuring light intensity in single cells ［J］.Advanced Materials，2016，28:2765-2770.

國家自然科學基金資助項目（21527807，21522503）

*通信聯(lián)系人，E-mail:wei.wang@nju.edu.cn