基于纳米材料的比色适配体传感器的应用.docx

内容简介

1?基于纳米材料的比色适配体传感器的构建

在纳米材料和Apt结合的比色传感器的构建中,两者的结合方式主要有两种:一种是物理吸附作用,另一种是共价键结合。物理吸附主要依赖于纳米材料和适配体之间的静电相互作用、范德华力或氢键；共价键结合的常用方式包括金属-S键结合和借助链霉亲和素-生物素系统修饰后的特异性结合等。

1.1?基于纳米材料光学性能的比色适配体传感器

在比色检测中，由纳米材料的局域表面等离子共振(LSPR)变化引起的颜色变化是一个重要的显色机制。LSPR是由金属纳米材料的表面电子云分布引起的，它在电磁波谱的可见光区提供了独特的光电特性。通过对金属纳米材料的形状、尺寸、团聚状态做出调控，可以使表面等离子共振光谱发生蓝移或红移。

1.2?基于催化性能的比色适配体传感器

目前研究报道的纳米材料模拟酶类型包括过氧化物酶、过氧化氢酶、氧化酶、葡萄糖酶、超氧化物歧化酶等。纳米材料的催化活性除了和种类有关之外，还和它的尺寸以及形貌密切相关，通过蚀刻和修饰以及复合多种纳米材料[25]都可以改变纳米粒子的催化活性。

2?基于纳米材料的比色适配体传感器在实际检测中的应用

由于比色适配体传感器易于设计的特性，目前已经有文献报道了利用比色适配体传感器来检测一系列目标物的方法，表1列出了部分比色适配体传感器在实际检测中的应用实例，以便参考。

2.1?疾病诊断

比色适配体传感器可以实现对细胞、病毒、生物大分子等与人类疾病与健康相关的目标物的快速准确的检测，这使比色传感器在?疾病诊断中的应用成为可能。

2.2?环境监测

2.2.1?农药与抗生素

农药的使用极大提高了农作物的产量，但也带来了环境污染问题。

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2.2.2?重金属离子与其他环境毒素

目前，工业废水中的重金属离子(Cd2+、Hg2+、As3+等)对水体的污染十分严重，因此，开发一种对其进行快速检测的方法具有非常重要的意义。建立了以纳米金修饰的MoS2纳米复合物为酶模拟物的比色适配体传感器检测镉的方法。

2.3?食品品质与安全

食源性致病微生物及其分泌毒素的残留是威胁食品安全的重大问题之一。现在已经开发出了针对如金黄色葡萄球菌、活鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌等食源性细菌的比色传感器。而对于链霉素、赭曲霉毒素A(OTA)、AFB1、黄曲霉素M1这类具有强毒性或致癌性的细菌分泌毒素，很多研究者也构建出了适用,的比色适配体传感器。研制了一种用于两种支原菌毒素检测的比色适配体传感器，构建了胸腺素(TP)-GO-DNA1/AFB1Apt/DNA2-OTAApt/cDNA-Fe3O4@Au结构的OTA检测平台，结构如图6所示。

3?结论

随着纳米材料和Apt技术的发展，比色传感器的构建变得越来越容易实现。大多数目标物的检测如金属离子、有机小分子、生物大分子、病毒、细菌等都可以由纳米材料和适配体组成的检测平台实现检测。辅助纸基化和信息化的检测手段，使比色分析向着简便化、普适化、非专业化方向等发展，成为多数检测手段的可替代方案。近年来比色法开发的传感器的检测限已经可以达到商用的程度，限制比色传感器商用的最大阻碍是成本问题，目前使用最多的纳米材料是AuNPs价格过于高昂。在比色传感器的设计中，开发新的便宜的纳米材料势在必行。同时对纳米材料和检测目标物之间的相互作用研究得不够透彻，这对检测结果的可信度提出了挑战，是一个亟待解决的问题。此外，传统比色传感器难以实现对多目标的检测，基于纳米材料和Apt技术结合的比色传感器，由于不同Apt间的高特异性，在一定程度上可以解决该问题。最后，利用纸基化和智能化的设计实现多通道检测，降低检测成本和提升检测效率，将是适配体比色传感器未来研究的重要方向。