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【汇总】纳米传感器的种类与应用

2017-01-26 00:26
kumsing
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检测蔬果农残物的纳米生物传感器

对蔬果农残担忧,用这种试纸测一测,有无农残,指标多少,便一目了然;甚至一些人体健康指标也可以利用生物传感器,转化为看得见、摸得着的直观呈现。

纳米金材料是纳米传感器的核心材料,被广泛应用于试纸条、试纸盒中,其大小、形状以及自组装行为直接影响到可视化的性能。

传统纳米金合成主要是通过调控反应动力学和热力学,进而调控形貌和大小,但众多实验参数常常会影响纳米金的大量高质量制备。研发人员提出了纳米金的两种新生长模式———智能化合成与非连续性生长模式。

超过20种单分散的不同形貌的金纳米粒子,包括球形、方形、棒状、片状、星形、线形以及一些复杂的多级纳米结构。与现有的其他产品相比,这种合成方法确保纳米粒子在大规模制备条件下,仍能保持粒子的高度均匀性。

【汇总】纳米传感器的种类与应用

此类传感器的应用空间非常广阔,主要集中在一些可视化的试剂盒、试纸条上。目前市面上较为常见的就是验孕试纸, 同时在食品安全领域也可大做文章。

如在食品安全领域,普遍的家庭要检测蔬果是否含有毒素,不可能购置大型的仪器,只能通过一些简单的工具去鉴别,因此可以通过裸眼观察到颜色变化的试剂、试纸成为较为理想的工具、方法。

卵巢癌诊断的可弯曲纳米传感器

一种覆盖金纳米颗粒的柔性膜,能够根据妇女的呼吸判断她是否患有卵巢癌。这种可弯曲装置像纸一样薄,收集能力是以前呼吸传感器的几倍,非侵入性且足够便宜,有望作为更加经济有效的方法用于卵巢癌的普遍筛查。

【汇总】纳米传感器的种类与应用

人体的呼吸,无论是来自健康或患病的人,由数以百计的有机物组成:丙酮,甲醇,丁醇,烃等。而人呼出气体中的分子能够揭示身体内部的变化,如卵巢癌病人的呼吸过程会释放独有混合物质,包括苯乙烯、壬醇、2-乙基己醇、3-庚酮、癸醛、十六烷。

科学家开发了这种针对卵巢癌的纳米传感器。他们首先选择能够与卵巢癌相关的挥发性有机物发生反应的芳香性配体,与金纳米粒子和柔性条状聚酰亚胺薄膜形成集成的交叉反应感应阵列。当患有卵巢癌的病人呼出的气体经过金纳米粒子,其中的特异性挥发性有机物会与阵列上的配体反应,引起可测量的电阻变化。

研究人员将传感器的带状结构弯曲,当传感器的两端向下弯曲形成一个拱形时,金纳米粒子之间的距离变大,有利于与较大的待诊断分子进行相互作用;当传感器恢复成平面,颗粒间的距离变小,较小的待诊断分子能更好地与配体结合。在整个弯曲过程中,记录传感器每个位点的应变,并测量相应的电阻。这种可弯曲传感器在卵巢癌诊断中有高达80% 的正确率。

检测糖尿病的智能纳米传感器

呼吸式装置检测低血糖,这对于糖尿病患者来说是一个不错的消息。

现有的技术主要追踪血糖浓度,但是它不会提醒病人即将到来的低血糖发作。 如果不能检测低血糖,这也是非常危险的情况。儿童和1型糖尿病的老年人的血糖特别容易突然下降。

人体呼吸产生的特殊气味,这种特殊气味由特定的挥发性有机化合物组成,可表征低血糖。开发一种纳米传感器阵列来检测这种气味。将这种阵列内置于一种便携式智能装置中,可将身体信息分享给糖尿病患者和家庭成员等。

患者将气体吹进小装置,其传感器系统会识别病人的低血糖状态,综合以前的跟踪信息从而可以做出判断。

用于危险品检查的纳米传感器

一种对气味分子非常敏感的光学纳米传感器,从而大大减少了物质检测的成本和时间。

【汇总】纳米传感器的种类与应用

必须依靠大型实验室分析仪和专业警犬来判断变质食物和可疑爆炸物的日子或许很快就要一去不复返了。研究者人员日前开发出一种对气味分子非常敏感的光学纳米传感器,从而大大减少了物质检测的成本和时间。

据悉,这种光学纳米传感器内置的金属有机薄膜能够收集气味分子,然后通过低成本的等离子纳米晶体将所捕获的化学信号放大,就好似微型的镜片一般。它不仅可以检测环境中最常见的二氧化碳,而且对很多其他化学物质也有相当高的灵敏度,能够满足各种目的的检测需要。或许在不久的将来特种队员用这么一小片传感器就能准确识别藏匿的爆炸物,而普通消费者则可以用它来检测购买的食物是否已经变质。

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