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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( 四 )


一个例子是涂在电极上的量身定制的MOF薄膜 ， 它形成可以检测痕量二氧化硫气体的电子传感器 。
『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
二氧化硫分子（红色和黄色）被金属有机骨架中的孔选择性吸收
六、纳米传感器的多应用场景
纳米传感器的潜在应用包括药物 ， 污染物和病原体的检测以及监测制造过程和运输系统 。 通过测量物理性质（体积 ， 浓度 ， 位移和速度 ， 重力 ， 电和磁力 ， 压力或温度）的变化 ， 纳米传感器可以在分子水平上区分和识别某些细胞为了提供药物或监测人体特定部位的发育 。
而根据信号转导的类型 ， 纳米传感器主要分成光学 ， 机械 ， 振动和电磁这几类 。 在以下的应用说明中将会体现这几类传感器 。
医疗生物
纳米传感器的一个示例涉及使用硒化镉量子点的荧光特性作为传感器来发现体内肿瘤 。 然而 ， 硒化镉点的不利之处在于它们对身体有剧毒 。 结果 ， 研究人员正在研究由另一种毒性较小的材料制成的替代点 ， 同时仍保留某些荧光特性 。 特别是 ， 他们一直在研究硫化锌量子点的特殊好处 ， 尽管它们的荧光性不如硒化镉 ， 但可以用包括锰和各种镧系元素在内的其他金属来增强 。 此外 ， 这些较新的量子点与靶细胞结合时会发出更多的荧光 。
纳米传感器的另一个应用涉及在IV线中使用硅纳米线来监测器官健康 。 纳米线对检测痕量生物标志物很敏感 ， 这些标志物通过血液扩散到IV线中 ， 可以监测肾脏或器官衰竭 。 这些纳米线将允许连续的生物标志物测量 ， 这在时间敏感性方面提供了优于传统生物标志物定量测定法（例如ELISA）的一些好处 。
纳米传感器还可用于检测器官植入物中的污染 。 纳米传感器被嵌入植入物中 ， 并通过发送给临床医生或医疗保健提供者的电信号检测植入物周围细胞中的污染 。 纳米传感器可以检测出被细菌污染的细胞是否健康 ， 发炎 。
当前 ， 由于对纳米传感器的不利影响以及纳米传感器的潜在细胞毒性作用的了解不足 ， 因此对于用于医疗行业的纳米传感器的标准制定有严格的规定 。 另外 ， 可能存在高昂的原材料成本 ， 例如硅 ， 纳米线和碳纳米管 ， 这阻碍了需要扩大规模实施的纳米传感器的商业化和制造 。 为了减轻成本的缺点 ， 研究人员正在研究制造由更具成本效益的材料制成的纳米传感器 。 由于纳米传感器的尺寸小且对不同的合成技术敏感 ， 因此可重复生产纳米传感器还需要很高的精度 ， 这会产生其他技术难题 。
『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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另外 ， 光学纳米传感器已经确立了自己在生物学应用中的卓越传感技术的地位 。 在生物成像中尤其如此 ， 其中纳米传感器可以高灵敏度地测量分子的荧光 。 光学纳米传感器包含具有附着在表面的无毒受体的纳米材料 ， 因此可以检测环境中的光学变化 。 除检测荧光外 ， 光学纳米传感器还可用于监测细胞环境中的离子浓度 ， 毒性水平 ， 并监测任何不需要的干扰物质 。
环境监测
纳米传感器具有监测和分析环境样品中发现的微生物和有毒化学化合物的强大能力 。 纳米材料可用于增强电化学传感器和离子选择电极（ISE）的灵敏度 ， 这是用于检测水性样品中痕量金属 ， 硝酸盐 ， 磷酸盐和农药的常规技术 。 纳米传感器还具有实时测量的能力 ， 这对于环境监测应用而言是非常有价值的特性 。
许多应用专注于在特定环境中检测各种分子 。 但是 ， 纳米传感器也可以用于检测电磁辐射 。 一个示例是使用氧化锌纳米棒或氧化锌纳米线来检测低水平的紫外线辐射 。 纳米线通常用于电磁辐射感测应用 ， 因为它们会改变其电阻状态并引起对电磁射线的可测量响应 。 纳米线也可以并联使用 ， 其中电子跨所有纳米线级联并提供快速有效的响应 。


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