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基于纳米金的生物传感器检测生物分子
摘要
生物传感器在生物医学和环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。纳米金作为一种优秀的材料，能够被用于构建高灵敏度和选择性的生物传感器。本文通过综述纳米金在生物传感器中的应用，特别是基于纳米金的生物传感器在生物分子检测中的应用，归纳总结出现有的研究成果，指出纳米金生物传感器在分析生物分子中的优点和展望。
关键词：纳米金、生物传感器、生物分子、检测、应用
1.引言
纳米技术的发展为生物传感器的构建提供了新的思路和手段。纳米金具有许多优良的物理化学特性，特别是其表面等离子体共振（SPR）峰位在近红外区域而不与细胞、生物液体等生物样品发生吸收峰叠加，从而能够提高检测灵敏度和选择性。因此，纳米金被广泛应用于生物传感器技术中，成为一种重要的生物传感器材料。
生物传感器是一种能够采集、识别和定量化生物分子的微型化学传感器，可以应用于生物医学、环境监测、食品安全等领域。目前，生物传感器的构建技术不断发展，出现了许多新的传感器类型和构建材料，其中基于纳米金的生物传感器已经成为热点领域。
本文主要介绍了纳米金生物传感器在生物分子检测中的应用，包括DNA、蛋白质、细胞和病毒等生物分子。在综述当前纳米金生物传感器的研究进展和实现机制的基础上，分析了纳米金生物传感器的优点和未来发展趋势。
2.纳米金生物传感器的构建及检测机制
纳米金生物传感器的构建一般包括三个环节：纳米金粒子合成，生物分子的修饰和信号转导。合成纳米金粒子通常采用还原法、电化学法、激光溅射法等方法。生物分子的修饰一般采用两种策略：一种是将寡核苷酸等小分子修饰在纳米金表面；另一种是在寡核苷酸或抗体上修饰纳米金粒子作为标记物，用于检测目标分子。
纳米金生物传感器的检测机制通常包含两种方式：一种是基于SPR现象，纳米金颗粒在与生物分子结合后表面等离子体共振峰位发生变化，从而实现对生物分子的检测；另一种是基于量子点的荧光共振能量转移技术，通过不同颜色的量子点和纳米金颗粒的修饰实现对目标分子的高灵敏度检测。
3.纳米金生物传感器在生物分子检测中的应用
3.1DNA检测
DNA检测是生物传感器的重要应用，纳米金生物传感器能够实现高灵敏度和高选择性的检测。例如，Liu等人[1]通过修饰亲核基团的纳米金颗粒成功检测了微量的单链DNA，检测下限可以达到10fM。Zhang等人[2]则利用碱基识别和靶向的双功能DNA酶同时作为信号转导和放大器，实现了对单核苷酸多态性的检测。
3.2蛋白质检测
生物分子检测中的另一个重要应用是蛋白质检测。在蛋白质检测中，纳米金生物传感器的灵敏度和选择性得到了充分的发挥。例如，刘等人[3]通过制备核酸适配体酶反应建立了一种特异性的蛋白质检测方法，并展示了可靠的分析性能。
3.3细胞检测
纳米金生物传感器不仅可以用于生物分子检测，还可以用于细胞水平的分析。例如，Xu等人[4]通过纳米金修饰的细胞成像技术，实现了对口腔癌细胞的高度选择性检测。
3.4病毒检测
病毒是导致重大公共卫生事件的致病原体，因此病毒的快速检测对疾病的诊断和预防非常重要。纳米金生物传感器可以通过单分子检测或放大反应实现病毒的高灵敏度检测。例如，Zhao等人[5]通过利用纳米金颗粒对单个H1N1病毒进行实时检测，获得了单个病毒的最低检测浓度。
4.纳米金生物传感器的优点和展望
纳米金生物传感器在生物分子检测中具有以下优点：①灵敏度高：纳米金在SPR效应下显示出窄峰谷宽度特性，且表面积大、易修饰，可以增加生物分子的检测灵敏度。②选择性强：纳米金表面修饰的生物分子可以实现高选择性的检测。③信号强：纳米金颗粒具有高吸收和散射特性，可以增强纳米金生物传感器的信号强度。
然而，纳米金生物传感器在实际应用中还存在不足之处，例如：①使用成本高：纳米金的合成和修饰等过程需要一定的技术和设备支持，且成本相对较高。②特异性尚需提高：尽管目前的纳米金生物传感器已经取得了大量的成功应用，但对特定生物分子的高特异性检测还需进一步完善。③实际应用场景有限：尽管纳米金生物传感器具备高灵敏度、高选择性等优点，但在实际应用场景中受到样品复杂性、操作难度等因素的影响。
纳米金生物传感器将成为未来生物分子检测的重要工具。随着科学技术的不断发展，纳米金生物传感器将朝着以下方向发展：①转化应用：纳米金生物传感器将应用于医学诊断等生物技术领域；②自组装和纳米制造技术：随着自组装和纳米制造技术的发展，纳米金生物传感器将呈现出更高的可调节性和可靠性；③多功能和集成化：未来的纳米金生物传感器将呈现出多功能和集成化的特点，可以实现多种不同的检测任务，从而推动生物传感器技术的发展。
参考文献：
[1]LiuJ,LuY.SmartnanoprobesforDNAdetection.AnalChem,2004,76(6):1627-