纳米纤维提升生物传感器性能的最新研究进展
2021-09-30 16:47:30 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
如今，生物传感器存在于各种行业的丰富应用中。在环境监测应用中，生物传感器能探测气体、化学品、水污染物甚至生物材料。在医学应用中，生物传感器能在几分钟内检测到生物威胁表现，甚至对疾病实时做出反应，帮助早期发现疾病并改善治疗。
据麦姆斯咨询报道，生物传感器的应用范围越来越广泛，不仅可以用于农业和食品工业，还可以应用于环境控制、医疗技术、消费类产品和液体穿刺标签制造等。
巴西巴伊亚联邦大学化学研究所Mercante等人最近发表在Sensors and Actuators Reports的研究成果显示，静电纺丝纳米纤维（ENF）能够提高生物传感器的性能。本文将简要地探讨纳米纤维和生物传感器技术。
基于纳米纤维构建的生物传感器结构示意图
什么是纳米纤维和生物传感器？
生物传感器是一种可以检测化学或生物制剂存在的微型器件，可以基于分子蛋白质结构中的特定核苷酸序列进行检测，也可以用于纯电子电路。
用于医疗、安全和生物医学应用的生物传感器被称为“生物感官”，基于生物有机体产生的活性化学物质或小分子，或直接由流经生物材料（如组织或细胞）的电流产生。
如今，生物传感器存在于各种行业的丰富应用中。在环境监测应用中，生物传感器能探测气体、化学品、水污染物甚至生物材料。在医学应用中，生物传感器能在几分钟内检测到生物威胁表现，甚至对疾病实时做出反应，帮助早期发现疾病并改善治疗。
另一方面，纳米纤维是一系列电子和机械应用所使用的精准技术。纳米纤维经过基因修改，在特定温度范围内，在独特结构内传导电流。
典型应用包括用于移动电子产品和生物医学植入物的柔性太阳能电池，以及便携式音频设备和通信系统的高级“发烧友”组件。
用于生物传感应用的静电纺丝纳米纤维的优势展示
为什么如此关心生物传感器性能？
生物传感器变得越来越复杂，它们将以各种方式帮助医疗专业人员摆脱当前需要繁琐实验室工作的医疗方法。例如，使用心电图（ECG）时，用电惊厥疗法（ECT）激活的生物传感器可以帮助识别心血管疾病潜在患者。
随着生物传感器性能的提高，所有使用该技术的其它领域也将从中受惠。
当前学术研究进展
在2021年的研究中，Merante等人回顾了通过修改静电纺丝纳米纤维（ENF）表面来提高生物传感器性能的不同策略，并将纳米纤维纳入生物传感器材料体系。
纳米纤维通过电流的能力，意味着其可以帮助收集更多数量的各类粒子，因此对数据处理和信号生成应用非常具有吸引力。
ENF形成具有高自由能量峰值的复杂表面结构，由于孔隙空间大且开阔，能够连接特定结合蛋白质并与目标分子结合，因此可针对不同要求进行定制。传感器更容易根据其与纳米纤维的结合方式，捕获和识别化合物（如盐含量）。
ENF还可用作支持其它材料生长的支架，让蛋白质和DNA固定。
生物分子能够对特定分子进行感知，如果检测到特定分子，则触发荧光信号。尤其是当科学家想要制造传感器来检测特定分子时，通常使用纳米级材料如碳纳米管来封装DNA等生物分子。
不过，还需要进行基础调查和进一步研究，以更好地了解纳米纤维素和生物分子之间的相互作用，以及静电纺丝效应和固化参数对生物界面性质的影响。
论文信息：https://doi.org/10.1016/j.snr.2021.100048
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