组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
ATP（三磷酸腺苷，ATP）；样品基质：人血清（human blood serum）
检测原理
该传感器以 ATP 适配体作为识别元件。ATP 适配体可结合两个 ATP 分子并形成确定构象；适配体上携带荧光基团 F 和淬灭剂 Q。当血清中的 ATP 与适配体结合时，适配体构象改变，使 F 与 Q 之间的相对位置或相互作用发生变化，从而改变荧光/淬灭状态。磁性微球将适配体传感器固定，便于在低体积血清样品中操作，并减少血清光学背景干扰。流式细胞术对单个磁性微球进行荧光检测，ATP 浓度越高，发生构象变化的适配体越多，荧光信号变化越大，从而实现 ATP 的定量或半定量检测。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。
效应效果
作为综述性报道，该文未提供 ATP 传感器的 RSD、稳定性、加标回收率或与 ELISA、HPLC、qPCR 的定量对比。文中指出，将荧光适配体固定在磁性微球上可克服血清光学背景和低样品体积问题，使传感器能在 10 µl 人血清中检测 ATP，并有望发展为多联代谢物检测用于疾病诊断。其他纳米传感器平台，如 SWNT-FET、CNT-TFT 和 ZnO 肖特基二极管，用于 DNA、蛋白质及病原体快速识别；AFM/KPFM 用于脂质膜、淀粉样纤维和肺表面活性剂研究。作者主张纳米生物传感器可提升灵敏度与选择性，服务于高通量药物筛选、实时代谢监测和无线医疗监测。
传感器的构成
- 基底/载体：磁性微球（MMP, magnetic microparticle），承载适配体传感器并支持流式细胞术检测。
- 识别元件：ATP 适配体（ATP aptamer），特异性结合 ATP 并诱导构象变化。
- 信号标记物：荧光基团（F, fluorophore）与淬灭剂（Q, quencher），通过结合前后荧光/淬灭状态变化产生信号。
- 样品基质：人血清（human blood serum），低体积 10 µl 样品。
- 读出装置：流式细胞仪（flow cytometry），检测微球荧光信号。
中文摘要
本文是滑铁卢纳米技术研究所（WIN）系列报道的第二部分，综述生物纳米技术中纳米尺度生物传感器开发以及先进生物物理技术在阐明膜和表面活性剂基础生物化学中的应用。WIN 协调滑铁卢大学多个前沿纳米技术研究领域，其中生物传感器研究与基础生物物理是重点方向。文章围绕纳米材料支架、DNA 适配体、全细胞器件、碳纳米管/石墨烯/氧化锌纳米结构传感器以及扫描探针显微镜技术展开，介绍其在代谢物检测、生物分子与病原体识别、脂质膜和肺表面活性剂研究中的应用。作者认为，纳米生物传感器有望提高灵敏度与选择性，并推动疾病诊断、药物筛选和实时代谢监测的发展。
英文摘要
Bionanotechnology blends the areas of nanotechnology and biological sciences. This article surveys the area of nanoscale biosensor development and the application of state-of-the-art biophysical techniques to elucidate fundamental membrane and surfactant biochemistry undertaken at the University of Waterloo (Canada). The Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN), coordinates various cutting-edge nanotechnology research areas at the University of Waterloo. One focus is the area of biosensor research and fundamental biophysics in bionanotechnology. This is Part 2 of a contribution from the WIN initiative.