新型纳米生物传感器及其应用研究

【摘要】：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。 自从1967年第一支葡萄糖传感器诞生以来,生物传感技术已成为一前沿技术,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。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。 纳米技术主要是针对尺度为1nm～100nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域,基于此尺寸的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,因此有着独特的化学性质和物理性质,如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等,呈现出常规材料不具备的优越性能。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。 纳米生物传感器正处于起步阶段,目前仍有大量的工作需要进行。本论文的工作主要集中在基于纳米材料的新型生物传感器及其应用研究。与传统的酶生物传感器相比,基于纳米材料的新型生物传感器呈现出更优越的性能,论文中对可能的机理进行了探讨。同时,论文的另一个工作重点在于将研制的新型纳米生物传感器或纳米生物传感器阵列应用于实际体系的测量,并与其它技术(如微滲析技术、流动注射等)联用,实现了葡萄糖、尿酸、过氧化氢、次黄嘌呤、乳酸、L-谷氨酸等的测定,为糖尿病病理学及药理学和其它相关领域的研究提供了许多新的方法。本论文努力实现将纳米技术、生物传感技术和生命科学三者的结合。具体内容如下: