基于单个纳米粒子的化学传感器

王　伟

（南京大学化学化工学院，江苏南京210023）

基于单个纳米粒子的化学传感器

王伟*

（南京大学化学化工学院，江苏南京210023）

纳米传感器是近年来获得广泛重视和迅速发展的一种新型化学传感器理念［1］。纳米传感器通常以单个纳米粒子为传感器载体，通过对其表面进行特定化学修饰作为传感识别界面，利用纳米粒子自身的电学、光学、力学或磁学性质作为传感信号，以此提供微米乃至纳米尺度上化学物质的含量和空间分布信息，是超灵敏检测和单细胞分析的重要研究内容之一。通常的纳米传感器需要实时读取其传感信号（即微区中特定物质的含量信息），而不能储存此信息，从而显著限制了可用作纳米传感器的材料种类。最近，苏黎世联邦理工学院 （ETH Zurich）Wendelin Stark教授研究小组报道了一种可测量单细胞受到的光照水平，并将测量结果储存起来供离线读取的新型纳米传感器［2］。这一研究成果发表于近期Advanced Materials杂志上。

该方法基于一种具有光响应特性的DNASiO2纳米球复合材料实现光强度传感。在其中的DNA分子链上精心设计一个光响应化学基团，没有光照时，此基团的存在不利于聚合酶链式反应（PCR）的进行，从而无法实现DNA的扩增。在接受光照以后，此光响应基团从DNA分子链上脱落下来，形成可以有效扩增的DNA分子链。将光照后的复合纳米材料中的SiO2骨架结构溶解后，通过定量PCR技术测定溶液的荧光信号对纳米传感器接受的光照强度进行定量分析［2］。如果将此纳米传感器通过胞吞作用植入一种对光十分敏感的感光微生物中，可以定量评价单个微生物接受的光照水平，进而为此类微生物的结构和行为研究提供数据支持。

［1］Anker J N，Hall W P，Lyandres O，et al.Biosensing with plasmonic nanosensors［J］.Nature Materials，2008，7: 442-453.

［2］Mikutis G，Mora C A，Puddu M，et al.DNA-based sensor particles enable measuring light intensity in single cells ［J］.Advanced Materials，2016，28:2765-2770.

国家自然科学基金资助项目（21527807，21522503）

*通信联系人，E-mail:wei.wang@nju.edu.cn