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『传感器专家网』一文读懂纳米传感器，尤其是制造纳米传感器的5大材料技术( 三 )


例如 ， 研究人员开发了一种基于金纳米粒子的酶生物标记测试 ， 可以检测人类 ， 动物和食品中被称为蛋白酶的疾病的酶标记 。 该纳米传感器通过可见的变色反应指示何时存在蛋白酶 。
『传感器专家网』一文读懂纳米传感器，尤其是制造纳米传感器的5大材料技术
本文插图
酪蛋白覆盖的金纳米颗粒 。 存在蛋白酶 ， 它们“吞噬”酪蛋白的保护性屏障 ， 露出金纳米颗粒的表面
②、基于纳米线 ， 纳米纤维和碳纳米管的纳米传感器
大多数基于碳纳米管（CNT）的传感器都是场效应晶体管（FET） ， 因为尽管CNT坚固且呈惰性结构 ， 但其电学性质对各种分子的电荷转移和化学掺杂的影响极为敏感 。 CNT的功能化对于使其对目标分析物具有选择性非常重要–不同类型的传感器基于功能主义CNT与目标分析物之间的分子识别相互作用 。
例如 ， 研究人员已经开发出了使用装饰有钯纳米粒子的单壁碳纳米管制成的柔性氢传感器 。
纳米线和纳米纤维也已被用于构建化学传感器以诊断疾病 。 它们已被用于最大化呼气分析中的气体传感器响应 ， 以检测挥发性有机化合物（挥发性有机化合物是各种疾病的生物标记；例如 ， 丙酮 ， 硫化氢 ， 氨和甲苯可用作评估糖尿病 ， 口臭的生物标记 ， 肾功能不全和肺癌） 。
在一个示例中 ， 多孔氧化锡纳米纤维已被证明可检测到约0.1 ppm的丙酮水平 ， 这比诊断糖尿病所需的气体传感水平低八倍 。
『传感器专家网』一文读懂纳米传感器，尤其是制造纳米传感器的5大材料技术
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超快速丙酮传感器使用由催化性Pt纳米粒子功能化的薄壁组装氧化锡纳米纤维来诊断糖尿病
③、基于石墨烯的纳米传感器
另一种碳纳米材料 ， 功能化石墨烯 ， 在生物和化学传感器方面拥有非凡的前景 。 研究人员已经表明 ， 氧化石墨烯（GO）的独特2D结构与对水分子的超渗透性相结合 ， 导致传感设备以前所未有的速度运行（“超快石墨烯传感器在您讲话时监控您的呼吸”） 。
科学家发现 ， 化学蒸气会改变石墨烯晶体管的噪声谱 ， 从而使它们能够通过一个由原始石墨烯制成的器件对多种蒸气进行选择性气体传感-无需对石墨烯表面进行功能化（“使用原始石墨烯进行选择性气体传感”）。
研究人员也已经开始研究石墨烯泡沫 ， 即具有极高电导率的互连石墨烯片的三维结构 。 这些结构作为气体传感器和用于检测疾病的生物传感器非常有前途 。
④、基于体纳米结构材料的纳米传感器
尽管纳米颗粒的几种特性可用于纳米传感器 ， 但对于电化学传感设备而言 ， 其催化性能是最重要的特性之一 。 例如 ， 据报道负载在诸如多孔碳或诸如金的贵金属上的铂纳米颗粒与气体扩散电极的设计有关 。
它们的高表面积是另一个特性 ， 它使纳米粒子适用于固定分子 ， 聚合物或生物材料涂层 ， 从而可以生成具有可调表面特性的复合材料 。 例如 ， 用预先设计的受体单元修饰金属纳米颗粒并将其组装在表面上可能会导致新的电化学传感器具有定制的特异性 。
通过纳米粒子的适当功能化也可以实现简单且高度选择性的电分析程序 。 最后 ， 稳定的纳米颗粒可以用等效或改善的敏感性替代稳定性有限的扩增标记 ， 例如酶或脂质体 。
⑤、基于金属有机框架（MOF）的纳米传感器
金属有机骨架（MOF）是有机无机杂化晶体多孔材料 ， 由规则排列的带正电的金属离子阵列构成 ， 并被有机“连接剂”分子包围 。 金属离子形成节点 ， 这些节点将接头的臂结合在一起 ， 形成重复的笼状结构 。 由于这种中空结构 ， MOF具有非常大的内表面积 ， 这使其成为气体传感的理想材料 。
通过由不同的金属原子和有机连接基制成MOF ， 研究人员可以创建能够选择性地将特定气体吸收到结构内特制袋中的材料 。


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