光纤纳米生物传感器的现状及发展

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前沿技术

光纤纳米生物传感器的现状及发展#

周李承!，蒋

易!，周宜开!，任

恕!，聂

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（!#华中科技大学同济医学院，湖北武汉"#$$#$；%#中国科学院电工研究所，北京!$$$&$）摘

要：介绍了当前用于单细胞研究的光纤纳米生物传感器的现状及发展，包括光纤纳米生物传感器的

制作、构造和在生物研究领域中的应用。

关键词：光纤纳米生物传感器；单细胞测量；纳米生物技术中图分类号：$%!&#’；()"!"

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$前言

人类社会已进入纳米科技时代，纳米技术是第二次工业革命的核心技术。单细胞是纳米技术的宝库，纳米技术包括纳米材料、纳米器件、纳米机器等，所有这些精细复杂的设备，都可以在单个细胞内找到它们的原型。因此，对于单个细胞内成分和结构的研究正成为当前研究的热点。细胞是人体的组成元件，人体所有病理过程的发生、发展、好转或恶化都能在相应细胞成分和结构的变化中得到反映。所以研究单个细胞对于疾病的早期诊断、病程监测、疾病预后等均有重要意义。

纳米生物传感器是一种敏感部尺寸为!S

!++;N 的生物传感器，

作为生物传感技术领域最近迅猛发展起来的一项新型传感器，它是研究单细胞最基本的技术。它具有体积小、能在细胞内实时测量、对细胞无损伤或微损伤等诸多特点。已有报道将纳米生物传感器用于多种领域（如生物、医学、环境监测等）。着重介绍了当前用于单细胞研究的光纤纳米生物传感器的现状及发展。!

生物传感器

!-’"年，

美国电化学分析专家TKCQB 将酶法与收稿日期："++",+.,!.

#基金项目：

国家自然科学基金资助项目（%---+/.+）电化学传感器结合起来，构成一种新型的用于分析生物、化学样品的装置“酶电极”（:;URN::K:8HQLI:）。

酶电极是发展最早的生物传感器。生物传感器是能够感受生物量并转换成可用输出信号的传感器。它是一种实时监测生物体内、组织、细胞内各项成分、性质指标的技术。由于具有灵敏度高、选择性好、响应快、操作简便、样品需要量少、易于微型化、价格低廉等特点，其在生物医学、环境监测、食品医药工业等领域得到迅速发展和应用。时至今日生物传感器己发展成为现代生物技术的重要领域之一。

生物传感器主要由两部分组成：其一是分子识别元件或称感受器，由具有分子识别能力的生物活性物质构成；其二是信号换能器，是一个电化学或光学转换元件。当分子识别元件与底物（待测物）特异结合后，所产生的复合物（或光、热等）通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号，从而达到分析检测的目的。VLKOP6:G 认为生物传感器是基于电化学或光学传感的原理，原则上可分为电化学式和光学式两大类。其中电化学式包括电位式、电流式和

电导式；光学式包括吸光式、反光式和发光式［!］。

光学传感器是当分子识别元件与底物（待测物）

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