低維有機材料納米生物傳感器研究獲新進展

納米技術和生物技術是21世紀的兩大領先技術，在這兩者之間存在著許多技術交叉。其中，納米生物傳感技術將有望成為新興產業。它是一個由生物、化學、醫學、物理、電子技術等多種學科相互滲透形成的研究領域。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，而且可進行在線甚至活體分析，在臨床診斷、環境監測、食品工業等方面得到了高度重視和廣泛應用。在以往的研究中，納米技術引入生物傳感器領域后，提高了生物傳感器的靈敏度和其它性能，并促發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，生物傳感器的各種性能大幅提高。

據國際知名期刊《Advanced Materials》報道，中國科學院化學研究所光化學院重點實驗室趙永生課題組制備了一種更加先進的可以重復使用的電化學發光納米生物傳感器。電化學發光納米生物傳感器作為一種有價值的檢測裝置，其在檢測應用中已經得到越來越多的關注。電化學發光具有高的穩定性以及低的背景信號，因此，電化學發光引起了科學家的極大興趣。同時，可再生的電化學發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試劑的消耗，還能簡化實驗設計。通過電化學氧化和還原的納米材料在電極表面可以和共反應劑反應，從而產生電化學發光。該課題組研究人員在電化學發光傳感體系中引入釕聯吡啶(Ru(bpy)32+)納米線作為發光探針修飾電極，并通過還原氧化石墨烯(RGO)有效增強電化學發光，實現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發光傳感器，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核/殼納米結構的納米生物傳感器。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，化學發光的實驗證明了殼層對H2O2氣體有超靈敏和高選擇性的響應。在此基礎上，科學家們還利用核殼之間的消逝波耦合有效地放大了CPPO與H2O2氣體的化學反應，構筑了BPEA@CPPO光波導傳感器，從而實現了對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。

該實驗室的研究人員強調稱，這些研究結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驗依據。下一步他們將利用一維納米材料構建納米光子學生物傳感器相關器件，實現納米材料、光子學以及生物學三者的完美結合。