低维有机材料纳米生物传感器研究取得新进展

纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术，在这两者之间存在着许多技术交叉。其中，纳米生物传感技术将有望成为新兴产业。它是一个由生物、化学、医学、物理、电子技术等多种学科相互渗透形成的研究领域。纳米生物传感器具有选择性高、分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，而且可进行在线甚至活体分析，在临床诊断、环境监测、食品工业等方面得到了高度重视和广泛应用。在以往的研究中，纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生物传感器的灵敏度和其它性能，并促发了新型的生物传感器。因为具有了亚微米尺寸的换能器、探针或者纳米微系统，生物传感器的各种性能大幅提高。

据国际知名期刊Advanced Materials报道，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室赵永生课题组制备了一种更加先进的可以重复使用的电化学发光纳米生物传感器。电化学发光纳米生物传感器作为一种有价值的检测装置，其在检测应用中已经得到越来越多的关注。电化学发光具有高的稳定性以及低的背景信号，因此，电化学发光引起了科学家的极大兴趣。同时，可再生的电化学发光传感器受到了广泛的研究，因为这种可再生的传感器不仅可以降低反应试剂的消耗，还能简化实验设计。通过电化学氧化和还原的纳米材料在电极表面可以和共反应剂反应，从而产生电化学发光。该课题组研究人员在电化学发光传感体系中引入钌联吡啶(Ru(bpy)32+)纳米线作为发光探针修饰电极，并通过还原氧化石墨烯(RGO)有效增强电化学发光，实现了对生物分子多巴胺的高效、灵敏的检测。这项研究还证明，高比表面积的一维纳米材料可以用于制备电化学发光传感器，这就有可能使传感器的灵敏度更高、尺寸更小、响应更快，以及对被测样品的需求量更少。

在此之后，该课题组又制备出有机核/壳纳米结构的纳米生物传感器。研究人员用9, 10-二苯乙炔基蒽(BPEA)单晶纳米线作为芯层，用对H2O2敏感的过氧草酸酯衍生物CPPO作为壳层，化学发光的实验证明了壳层对H2O2气体有超灵敏和高选择性的响应。在此基础上，科学家们还利用核壳之间的消逝波耦合有效地放大了CPPO与H2O2气体的化学反应，构筑了BPEA@CPPO光波导传感器，从而实现了对H2O2气体的快速、高灵敏、高选择性的原位检测。这项研究进一步凸显了利用高比表面积的一维纳米材料制备生物传感器，可以提高传感器的灵敏度。

该实验室的研究人员强调称，这些研究结果为低维纳米材料制备生物传感器研究提供了重要的理论和实验依据。下一步他们将利用一维纳米材料构建纳米光子学生物传感器相关器件，实现纳米材料，光子学以及生物学三者的完美结合。