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
DNA（核酸）、蛋白质（ovalbumin、癌标志物）、病毒/孢子模拟物；样品基质：缓冲液、血清、RT-PCR产物
检测原理
该文综述两类纳米线传感机制。编码金属纳米线以 Au/Ag 分段图案作为光学条码，经反射显微镜识别；表面固定 DNA 分子信标探针，靶 DNA 结合后探针构象改变，解除金属表面对荧光的猝灭，荧光强度随靶浓度升高，实现多路定量。半导体纳米线 FET 以 p-SiNW 为沟道，PNA 或抗体修饰表面，带负电 DNA 或蛋白靶标结合后改变界面电荷，引起载流子积累或耗尽，使源漏电导变化；纳米线小直径使全截面载流子受表面电荷调制，脱盐可增大 Debye 长度以提升灵敏度，实现无标记实时电学检测。
检测灵敏度
LOD: 1 × 10^5 菌落形成单位或噬菌斑形成单位；LOD: 卵白蛋白 5 ng/mg；LOD: DNA 靶标 100 pM；LOD: 抗体 100 fM；LOD: DNA 10 fM；LOD: 癌标志物 0.9 pg/mL
效应效果
编码纳米线在温和还原条件下可长期稳定，100 种图案库中 74 种识别准确率 >90%；已实现 30 路 SNP 基因分型，并检测蛋白、孢子和病毒模拟物，卵白蛋白灵敏度 5 ng/mg，菌落/噬菌斑单位 1×10^5；减少纳米线数量可使灵敏度提高 100 倍。分子信标格式可无洗涤、封闭腔室检测，并同步监测 5 种病毒 RT-PCR 产物。FET 可无标记实时检测离子、DNA、蛋白和病毒，抗体检测 100 fM，DNA 10 fM，三种癌标志物在脱盐未稀释血清中达 0.9 pg/mL；高离子强度需脱盐或在 150 mM 盐下优化。作者认为其有望用于便携式、低功耗即时检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：CMOS/SOI 硅芯片与源漏电极，承载 p-SiNW FET 并读取电导
- 纳米线换能层：p-SiNW 或 Au/Ag 分段金属纳米线，作为电荷传感通道或光学编码载体
- 修饰层：SiO2 涂层，包覆金属纳米线以稳定表面并调节荧光猝灭
- 识别元件：PNA 探针、DNA 分子信标探针或单克隆抗体，选择性结合 DNA/蛋白靶标
- 信号标记：荧光染料/分子信标荧光发射，用于编码纳米线靶标定量
- 读出层：反射/荧光显微镜或 FET 电导监测，输出识别与定量信号
中文摘要
基于纳米线的检测策略为生物分析提供了有前景的新途径，未来可能变革医疗行业。本综述总结了纳米线传感器用于核酸和蛋白质等生物分子多路检测的最新进展，重点介绍编码纳米线悬浮阵列和基于半导体纳米线的场效应晶体管。编码纳米线通过不同金属分段图案实现光学编码，并可用荧光显微镜进行多路生物检测；半导体纳米线场效应晶体管则提供超灵敏、无标记的电学检测。文章强调纳米线组装及其与微芯片技术的集成是实现最终目标的关键步骤，即利用便携式、低功耗电子生物传感器芯片在即时检测场景下实现多路检测。
英文摘要
Nanowire-based detection strategies provide promising new routes to bioanalysis that could one day revolutionize the healthcare industry. This review covers recent developments in nanowire sensors for multiplexed detection of biomolecules such as nucleic acids and proteins. We focus on encoded nanowire suspension arrays and semiconductor nanowire-based field-effect transistors. Nanowire assembly and integration with microchip technology is emphasized as a key step toward the ultimate goal of multiplexed detection at the point of care using portable, low power, electronic biosensor chips.