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
生物标志物（biomarkers）、肿瘤细胞（cancer cells）、小鼠IL-2抗原（mouse IL-2 antigen）；样品基质：人体体液/组织样品、细胞培养液/细胞系
检测原理
本综述归纳的金纳米材料传感原理主要包括：金纳米颗粒/棒因局域表面等离子体共振（LSPR）对周围介质折射率敏感，当抗体、适配体或DNA探针识别并结合生物标志物或肿瘤细胞后，界面介电环境改变，引起吸收/散射峰红移，可用UV-Vis/NIR或显微镜读取；动态光散射（DLS）利用金纳米探针大散射截面，在均相免疫分析中检测低浓度靶标；Au@Pt纳米棒因铂纳米颗粒具有类过氧化物酶/过氧化氢酶活性，可催化TMB氧化，在ELISA中产生显色信号，信号强度随抗原浓度变化。长径比增大会增强LSPR灵敏度，实现多路检测。
检测灵敏度
长径比为3的金纳米棒（Au NRs）灵敏度比金纳米颗粒（Au NPs）高6倍；Au@Pt 0.17 ELISA对小鼠IL-2抗原浓度敏感（有或无H2O2）
效应效果
综述指出金纳米材料制备简便、表面可修饰、光学/电学性质独特且生物相容性较好，可用于生物传感、成像、光热治疗和基因/药物递送。其生物效应受尺寸、形貌、表面电荷和修饰影响：1–2 nm金纳米颗粒毒性较高，>15 nm相对无毒；阳离子金纳米颗粒内化率约为阴离子5倍；CTAB包覆金纳米棒可损伤A549癌细胞而对16HBE和MSC影响小，PSS或PDDAC包覆可显著降低MCF-7细胞毒性；50 μM CTAB金纳米棒使HepG2细胞半数死亡。体内10 nm金纳米颗粒分布最广，主要蓄积于肝、脾、肺，提示需建立标准化风险评估。
传感器的构成
- 基底/换能器：金纳米颗粒/金纳米棒（Au NPs/Au NRs），提供局域表面等离子体共振（LSPR）光学换能
- 表面稳定层：柠檬酸（citrate）或十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），维持水分散稳定性
- 生物相容修饰层：聚乙二醇硫醇（PEG-SH）、聚苯乙烯磺酸盐（PSS）或聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDAC），降低细胞毒性并改善生物相容性
- 识别元件：抗体（antibody）、适配体（aptamer）或DNA探针（DNA probe），特异性识别靶标
- 信号标记：铂纳米颗粒（Pt NPs）与TMB底物，用于ELISA催化显色
- 读出装置：UV-Vis/NIR分光光度计、动态光散射（DLS）或显微镜，读取LSPR/散射/显色信号
中文摘要
金纳米材料（Au NMs）因制备简便、可多功能修饰、具有独特光学与电学性质以及良好生物相容性，在生物医学领域受到广泛关注。其纳米尺度下的物理化学性质，如尺寸、形貌、表面化学和近场效应，使金纳米材料成为生物医学应用的有力候选。因此，评估金纳米材料对生物系统的潜在负面影响，对未来应用变得紧迫且必要。本综述总结了金纳米材料制备与化学修饰的最新进展，以及其在生物传感器、生物成像与光热治疗、基因/药物递送等生物医学应用中的进展。最后，讨论了金纳米材料对生物系统的潜在风险，为合理设计和制备用于纳米医学安全应用的纳米材料提供指导。
英文摘要
Gold nanomaterials (Au NMs) have attracted increasing attention in biomedicine due to their facile preparation, multifunctional modifications, unique optical and electrical properties, and good biocompatibility. The physicochemical properties of Au NMs at nanoscale, like size, shape, surface chemistry, and near field effects, are rendering Au NMs potent candidates in biomedicine. Thus, risk assessment of negative effects of Au NMs on biological systems is becoming urgent and necessary for future applications. In this review, we summarize up-to-date progresses on the preparation and modification of Au NMs and their biomedical applications, including biosensor, bioimaging and phototherapy, gene/drug delivery. Finally, we discuss the potential risk of Au NMs to biological systems, which is instructive for rationally designing and preparing nanomaterials for safe applications in nanomedicine.