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《纳米技术及其应用》公选课考察论文

学院:材料与化学化工学院
专业:生物工程
姓名:王斌
学号:201002010117
选课序号:130
纳米材料在生物工程中的应用
[摘要]纳米材料在生物传感器、人造器官、疾病分析与治疗、组织修复移植和药物控释载体等方面均有突出的贡献,纳米材料在生物工程方面的研究是当前材料领域研究的热点。主要介绍了纳米材料在生物传感器、人造器官和疾病的诊断方面的应用,概述了纳米材料在生物工程研究和应用实例。
[关键词】纳米材料:生物工程;生物传感器;控释载体
纳米材料因具有特殊的结构效应,如小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应及介电限域效应等,使其在许多领域展示了广阔的应用前景[1-3],尤其在生物工程中显示出潜在应用价值。其中纳米材料在生物传感器、人造器官、疾病分析与治疗、组织修复、药物载体等方面应用较为广泛。
1 生物传感器
生物传感器是由生物分子识别元件以及物理、化学换能器组成,可用于分析和检测多种生命和化学物质。其特点:体积小、分辨率高、响应时间短、所需样品少、对活细胞损伤小。近年来,采用纳米材料构建的生物传感器是当前的研究热点。纳米材料应用于生物传
感器领域后,不但提高了生物传感器的检测性能,而且促发了新型的生物传感器,使生物传感器的化学和物理性质以及它对生物分子或者细胞的检测灵敏度大幅提高,检测时间也得以缩短,并且可实现高通量的实时分析检测。应用于生物传感器的纳米材料有纳米金属、纳米碳材料和纳米硅材料。
纳米金属材料生物传感器
目前有很多将纳米金属材料用作生物传感器的报道。对纳米金属材料尺寸、形状、吸附等特性的研究应用使得这项技术成为生物纳米技术最令人兴奋的部分。在众多纳米金属材料中,纳米金粒子是最常用的。由于纳米金具有较大的比表面积、较高的催化活性以及较好的表面控制性,使基于纳米金粒子构建的生物传感器具有非同寻常的特性。Jena等用L-乳酸脱氢酶、羟***和金纳米粒子制作了对L_乳酸盐敏感的生物传感器,该传感器具有灵敏度高、性能稳定、重现性好等特点。中科院上海应用物理所研制出一种新型的电化学DNA纳米生物传感器,其特色是通过对电极界面纳米尺度的精细调控,同时引入金纳米粒子
进行电化学信号放大,从而显著提高了DNA检测的灵敏度IS]。贺秀兰等将乙肝表面抗体(HBsAb)吸附在纳米金粒子上,利用聚乙烯醇缩丁醛(PvB)薄膜的笼效应把形成的复合物固定在玻碳电极表面,形成免疫传感器,对乙肝表面抗原响应。
纳米碳材料
碳纳米材料中的碳纳米管有极好的抗拉强度、极高的化学稳定
性、优良的导电性、极高的纵横比以及催化活性的表面,使得基于碳纳米管制作的生物传感器具有灵敏度高、反应速度快、性能稳定等特点,是制作生物传感器的理想材料。用碳纳米管制作的生物传感器除对单独存在的生物分子有极好的检测性能外,在混合体系测定中也显示了广泛的应用前景,能够对共存的生物分子选择性地检测其中某一物质,而不受其他共存物质的干扰。王存嫦等∞T)、壳聚糖(CHIT)、甲苯***蓝(TB)组成的复合膜(T—cHIT)电极上,~10 mmol/L,检测限为l0 mol/L。
Valentini等[8]研究了在抗坏血酸存在下功能化的单壁碳纳米管