组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
葡萄糖（glucose，血清/血液）、胆固醇（cholesterol，血液）、DNA/寡核苷酸（DNA/ODN，临床样本/溶液）、PSA（prostate-specific antigen，血清）、IgE（immunoglobulin E，血清/体液）、HSA（human serum albumin，血清）、多巴胺（dopamine，DA，尿液/血液）、尿酸（uric acid，UA，尿液/血液）、NADH（细胞裂解液/溶液）、胆碱（choline，溶液）、谷氨酸（glutamate，脑组织/体外）、磷酸盐（phosphate，溶液）、IL-8 mRNA（唾液/细胞样本）
检测原理
综述中传感器原理以纳米材料为换能/修饰层：CNTs或导电聚合物（PANI、PPy、PEDOT、PTCA）提供高比表面积与快速电子转移通道，通过共价偶联、物理吸附或层层组装固定酶、抗体、适配体或DNA/PNA探针。被测物与识别元件结合后，酶催化反应产生H2O2或消耗底物，改变氧化还原电流；DNA杂交或抗原抗体结合改变界面电荷、阻抗或FET沟道电导；嵌入剂、Ru(bpy)3^2+、HRP-MWNT-Ab2、Pt/Au纳米颗粒等提供信号放大。最终由安培、伏安、阻抗、FET电导或近红外荧光/比色读出，信号随被测物浓度增加而增强或减弱。
检测灵敏度
综述无统一传感器；代表性数值：LOD: 0.125×10−18 M；LOD: 4 pg/ml；LOD: 14 pM；LOD: 250 pM；LOD: 3.4×10−10 mol/L；LOD: 1×10−12 mol/L；LOD: 0.5×10−15 M；LOD: ~0.3 μM；LOD: 0.1 μM；LOD: 1 nM；LOD: 100–200 fg/mL；LOD: 10 aM；LOD: 1.0×10−11 mol/L；LOD: 40 ng/mL；LOD: 54 aM；线性范围: 0.2–6 mmol/L；线性范围: 0.2–50 nmol/L；线性范围: 1×10−6–2×10−3 M；线性范围: 5×10−6–1×10−3 M；灵敏度斜率: 4 μA/nmol/L。
效应效果
综述显示纳米结构可提升选择性与抗干扰：CNT葡萄糖传感器灵敏度比石墨复合电极高43倍，AA、UA、对乙酰氨基酚干扰可忽略；胆固醇传感器与31例患者临床检测相关良好。PSA免疫传感经HRP-MWNT-Ab2放大，LOD降至4 pg/mL，灵敏度较ELISA提高800倍。ChOx/PANI/ITO保存11周保留85%活性，可重复约20次，误差2–3%；PTCA磷酸盐传感器响应6 s，可保存1个月；PNA-PANI/Au特异性提高1000倍，30 s响应，可重复6–7或13–15次；胆碱传感器响应3 s并排除AA/UA；PEDOT-Au在过量AA下区分DA/UA（115/246 mV）。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极、碳糊电极、ITO、石墨、玻璃碳或SWNT-FET源漏电极，提供导电基底与信号读出
- 纳米材料修饰层：SWNT/MWNT、PANI、PPy、PEDOT、PTCA纳米纤维/纳米管/纳米线，提高比表面积与电子转移
- 识别元件：葡萄糖氧化酶(GOx)、胆固醇氧化酶(ChOx)、丙酮酸氧化酶(PyO)、谷氨酸氧化酶(GLO)、胆碱氧化酶(CHOD)、抗体、适配体、ssDNA/PNA探针，特异性结合被测物
- 信号标记/放大：HRP-MWNT-Ab2、碱性磷酸酶、Pt/Au纳米颗粒、daunomycin、Ru(bpy)3^2+、NADH，放大电化学或光学信号
- 稳定/封闭层：Nafion、壳聚糖/透明质酸等生物聚合物包裹，降低非特异结合并稳定酶/抗体
- 读出方式：安培、差分脉冲伏安、阻抗、FET电导、近红外荧光、光散射/比色，将生物事件转为电信号或光信号
中文摘要
本文综述了纳米材料在生物传感器中的重要性，重点讨论碳纳米管（CNTs）和纳米结构导电聚合物（CPs）。由于纳米材料具有高比表面积、优异电学/光学性质和量子限域效应，可增强识别元件负载量、促进电子转移、缩短响应时间并实现无标记检测。文章介绍了CNTs的结构、功能化方法及其在电化学、场效应晶体管（FET）和光学传感中的应用；讨论了PANI、PPy、PEDOT等导电聚合物的导电机制、纳米化优势及与生物分子偶联策略。综述还总结了葡萄糖、胆固醇、DNA、PSA、IgE、HSA、多巴胺、尿酸、NADH等检测实例，指出纳米复合结构可进一步提高灵敏度、选择性和稳定性，并展望了多路检测、可穿戴传感和临床诊断应用。
英文摘要
The growing need for analytical devices requiring smaller sample volumes, decreased power consumption and improved performance have been driving forces behind the rapid growth in nanomaterials research. Due to their dimensions, nanostructured materials display unique properties not traditionally observed in bulk materials. Characteristics such as increased surface area along with enhanced electrical/optical properties make them suitable for numerous applications such as nanoelectronics, photovoltaics and chemical/biological sensing. In this review we examine the potential that exists to use nanostructured materials for biosensor devices. By incorporating nanomaterials, it is possible to achieve enhanced sensitivity, improved response time and smaller size. Here we report some of the success that has been achieved in this area. Many nanoparticle and nanofibre geometries are particularly relevant, but in this paper we specifically focus on organic nanostructures, reviewing conducting polymer nanostructures and carbon nanotubes.