纳米材料在生物传感器中的应用
纳米技术在生物传感器中的工作原理
纳米技术在生物传感器中的工作原理随着科技的不断进步，纳米技术在各个领域都得到了广泛的应用。
其中，纳米技术在生物传感器中的应用尤其引人注目。
生物传感器是一种利用生物组织、细胞或生物分子作为感受器件的传感器，它能够实现对生物系统中各种参数信息的检测、分析和监测。
本文将介绍纳米技术在生物传感器中的工作原理，以及其在医学、环境监测和食品安全等领域的应用。
一、纳米技术在生物传感器中的工作原理纳米技术在生物传感器中的工作原理是基于纳米材料的特殊性质和生物分子的特异性相互作用。
首先，纳米材料具有较大的比表面积和高度可调控的物理化学性质，例如金属纳米颗粒具有特殊的表面等离激元共振效应；纳米纤维、纳米薄膜等纳米结构可以调节材料的机械、光学和电学性能。
其次，生物分子具有高度的特异性和灵敏性，例如抗原与抗体之间的特异性识别、DNA与互补链的碱基互补配对等。
基于以上原理，纳米技术在生物传感器中的工作可以分为以下几个步骤：1. 生物分子的修饰和固定：通过纳米材料的表面修饰，例如在纳米颗粒表面修饰适应性分子（例如抗体、DNA引物等），实现生物分子的特异性捕获和固定。
2. 生物分子与目标分子的识别和结合：纳米材料修饰的生物分子与待检测的目标分子（例如细菌、病毒、DNA序列等）之间发生特异性的识别和结合，形成生物分子-目标分子的复合物。
3. 传感信号的转换和放大：纳米材料对识别结合事件的物理化学性质发生变化，例如颜色、光学透过率、电导率等，可以通过特定的仪器设备进行检测和测量，将生物分子-目标分子结合事件转换为可观测的信号。
4. 数据分析和结果输出：通过数据分析算法，将传感信号转化为对待测物质的浓度或活性的定量信息，并通过显示屏、打印机等方式输出结果。
二、纳米技术在生物传感器中的应用纳米技术在生物传感器中的应用涵盖了医学、环境监测和食品安全等多个领域，极大地拓展了传感器的应用范围和性能。
1. 医学应用：纳米技术在医学领域中的应用非常广泛，例如生物传感器可以用于肿瘤标记物的检测、药物分子的监测和诊断等。
纳米技术在生物传感器中的应用方法
纳米技术在生物传感器中的应用方法随着科技的不断进步，纳米技术在各个领域都得到了广泛的应用。
在生物医学领域中，纳米技术也发挥着重要的作用，尤其是在生物传感器的研究和开发中。
生物传感器作为一种能够检测、分析和监测生物体内各种生理、病理信息的技术手段，已经成为生物医学诊断和监测的重要工具。
而纳米技术的引入，可以进一步提高生物传感器的灵敏度、选择性和可靠性，为生物医学领域的研究和临床实践提供了更强大的支持。
在生物传感器中，纳米技术可以应用于传感器制备材料的设计与合成、传感膜的修饰以及传感器结构的优化等方面。
首先，纳米技术可以用于制备高灵敏度的传感器材料。
通过控制纳米颗粒的大小、形状和表面特性，可以获得具有特定光学、电化学和电磁性能的纳米材料。
这些纳米材料具有较大的比表面积和较好的生物相容性，可以提高传感器对待测分子的吸附和反应效率，从而提高传感器的灵敏度和检测限。
例如，利用纳米金粒子作为传感材料，可以增强生物传感器的表面增强拉曼散射效应，提高检测灵敏度。
其次，纳米技术可以用于传感膜的修饰，提高传感器的选择性和稳定性。
传感膜是生物传感器中与待测分子发生特异性识别和反应的部分，因此对传感器的性能具有重要影响。
通过在传感膜上引入纳米材料，如纳米颗粒、纳米纤维、纳米片等，可以增加传感膜的表面积和受体分子的固定化密度，提高传感器对目标分子的选择性。
同时，纳米材料还可以通过调控传感膜的多孔结构和孔径大小，实现对待测分子的选择性吸附和传输。
此外，纳米材料还可以利用其自身的磁性、光学、电化学等性能，实现对传感膜受体分子的修饰和功能化，进一步提高传感器的灵敏度和稳定性。
第三，纳米技术还可以用于传感器结构的优化。
传统的生物传感器通常采用平面结构，但这种结构在灵敏度和检测限方面存在一定的局限性。
而纳米技术可以通过改变传感器的形态和结构，实现对传感器性能的优化。
例如，利用纳米材料的自组装性能，可以制备出具有高度有序排列纳米结构的传感器，如纳米线阵列、纳米孔阵列等。
纳米材料在传感器中的应用
纳米材料在传感器中的应用近年来，纳米科技的快速发展和不断突破的技术进步，为传感器领域带来了新的可能性。
纳米材料的独特特性使其成为传感器设计中不可或缺的元素。
本文将探讨纳米材料在传感器中的应用，并介绍一些典型的纳米材料传感器。
纳米材料是尺寸在纳米级别的物质，具有特殊的物理、化学和生物学特性。
这些特性包括高比表面积、尺寸效应、量子效应等，为传感器的灵敏度、选择性、响应速度等方面提供了重要的改进空间。
在环境传感器中，纳米材料的应用可以提高气体、液体和颗粒物的检测灵敏度。
例如，纳米材料可以用作气体传感器中的敏感层。
纳米颗粒的高比表面积提供了更多的表面反应位点，从而增加了气体分子与传感层之间的接触面积，提高了气体检测的敏感性。
另外，纳米材料的尺寸效应也可以使传感器对不同浓度的气体具有更高的选择性。
在生物传感器中，纳米材料的应用可以实现对细胞和分子水平的实时监测。
纳米材料具有优异的生物相容性和生物亲和性，可以用于构建仿生传感器和生物传感器。
例如，纳米颗粒可以被功能化为与特定分子或细胞相互作用的生物传感器。
通过监测纳米颗粒与目标分子或细胞之间的相互作用，可以实现高灵敏度和高选择性的生物检测。
此外，纳米材料还可以应用于光学传感器和电化学传感器等领域。
在光学传感器中，纳米材料的量子效应可以调节或增强光学信号的发射和吸收，从而实现对光谱的高分辨率和高灵敏度的检测。
在电化学传感器中，纳米材料可以作为电极材料或电催化剂，提高传感器的电化学反应速率和电流响应。
在实际应用中，已经有一些纳米材料传感器被商业化并广泛应用。
例如，基于纳米氧化锌的气体传感器可以用于检测空气中的有害气体；基于纳米金材料的生物传感器可以用于快速检测细菌和病原体的存在。
这些传感器在环境监测、食品安全、医学诊断等领域发挥着重要作用。
然而，纳米材料传感器的发展还面临一些挑战。
首先，纳米材料的合成和制备过程仍然面临技术难题，需要更加精确和可控的合成方法。
其次，纳米材料的生物相容性和安全性问题也需要进一步研究和解决。
纳米材料在传感器中的应用探索
纳米材料在传感器中的应用探索在当今科技飞速发展的时代，传感器作为获取信息的关键器件，在各个领域发挥着至关重要的作用。
从医疗诊断到环境监测，从工业生产到智能家居，传感器的应用无处不在。
而纳米材料的出现，为传感器的性能提升和创新应用带来了前所未有的机遇。
纳米材料，顾名思义，是指至少在一个维度上尺寸小于 100 纳米的材料。
由于其极小的尺寸和独特的物理、化学性质，纳米材料在传感器领域展现出了巨大的应用潜力。
首先，纳米材料具有极高的比表面积。
这意味着在相同质量下，纳米材料能够提供更多的活性位点，与被检测物质进行更充分的接触和反应。
例如，纳米金颗粒在生物传感器中被广泛应用。
由于其巨大的比表面积，能够高效地固定生物分子，如抗体、酶等，从而显著提高传感器的检测灵敏度。
其次，纳米材料的电学性质在传感器中也具有重要意义。
一些纳米材料，如碳纳米管和石墨烯，具有优异的导电性。
当它们与被检测物质发生作用时，电导率会发生显著变化。
基于这一特性，可以构建出高灵敏度的电学传感器。
例如，基于石墨烯的气体传感器能够快速、准确地检测到极低浓度的有害气体。
再者，纳米材料的光学性质也为传感器的发展开辟了新的途径。
量子点是一种典型的纳米材料，其具有独特的荧光特性。
通过调节量子点的尺寸和组成，可以使其发出不同颜色的荧光。
在生物传感器中，量子点可以作为荧光标记物，实现对生物分子的高灵敏度检测。
在化学传感器方面，纳米材料同样表现出色。
金属氧化物纳米材料，如氧化锌、氧化锡等，对各种化学物质具有良好的敏感性。
当这些纳米材料暴露在特定的化学环境中时，电阻会发生明显变化，从而实现对化学物质的检测。
此外，纳米材料还可以用于构建化学传感器的敏感膜，提高传感器的选择性和稳定性。
在生物医学领域，纳米材料在传感器中的应用更是具有广阔的前景。
例如，纳米磁性材料可以用于构建磁免疫传感器，实现对肿瘤标志物等生物分子的快速检测。
纳米材料还可以用于药物输送和疾病治疗的监测，实时反馈药物在体内的分布和代谢情况。
纳米技术在生物传感器中的应用
纳米技术在生物传感器中的应用在当今科技飞速发展的时代，纳米技术已经成为了众多领域的研究热点，其中生物传感器领域也不例外。
纳米技术的引入为生物传感器的性能提升和应用拓展带来了前所未有的机遇。
纳米技术，简单来说，就是在纳米尺度（1 100 纳米）上对物质进行研究和操作的技术。
在这个极小的尺度下，物质会展现出与宏观状态下截然不同的物理、化学和生物学特性。
而生物传感器，则是一种能够对生物分子、细胞、组织等生物物质进行检测和分析的装置。
纳米技术在生物传感器中的应用，首先体现在其能够显著提高传感器的灵敏度。
传统的生物传感器在检测低浓度的生物标志物时，往往面临着准确性和可靠性不足的问题。
而纳米材料，如纳米金颗粒、碳纳米管等，具有巨大的比表面积和优异的电学、光学性能，能够极大地增加生物分子的吸附量和反应活性位点，从而显著提高检测信号的强度。
例如，基于纳米金颗粒的免疫传感器，可以实现对癌症标志物的超灵敏检测，检测限甚至可以达到飞摩尔（femtomolar）级别。
其次，纳米技术有助于提高生物传感器的选择性。
生物体系非常复杂，存在着大量相似的生物分子。
如何准确地检测特定的目标分子，一直是生物传感器面临的挑战之一。
通过对纳米材料进行表面修饰，使其能够特异性地识别和结合目标分子，可以有效地排除干扰物质的影响，提高传感器的选择性。
比如，利用功能化的碳纳米管，可以实现对特定 DNA 序列的高选择性检测。
再者，纳米技术为生物传感器的微型化和集成化提供了可能。
随着医疗技术的不断进步，对便携式、即时检测（Pointofcare Testing，POCT）设备的需求日益增长。
纳米材料的小尺寸和良好的加工性能，使得可以在微小的芯片上集成多个传感器单元，实现对多种生物指标的同时检测。
这种微型化和集成化的生物传感器不仅体积小、便于携带，而且能够快速给出检测结果，为疾病的早期诊断和实时监测提供了有力的工具。
此外，纳米技术还可以改善生物传感器的稳定性和重复性。
金纳米棒在生物传感器中的应用
金纳米棒在生物传感器中的应用生物传感器是一种用于检测生物分子的设备，它可以在研究生物学、医学、环境等领域发挥重要作用。
金纳米棒作为一种新型的纳米材料，在生物传感器中具有广泛的应用前景。
本文将介绍金纳米棒在生物传感器中的应用，并探讨其优点和挑战。
一、金纳米棒的特性首先，需要了解金纳米棒的特性。
金纳米棒是直径大约为10到100纳米，长度大约为20到200纳米的金纳米粒子。
相较于其他金纳米材料，金纳米棒的形状更为规则，有更多的表面积，这使得其表面成键或吸附生物分子的能力更强。
另一方面，金纳米棒的长宽比也决定了其表现出的电磁学性质。
在特定波长范围内，金纳米棒可以吸收、散射和反射光线，这使得其可以通过光谱检测方式进行生物分子检测。
二、金纳米棒的应用金纳米棒在生物传感器中的应用主要可以分为两种情况：一种是将金纳米棒作为生物分子探针；另一种是利用其独特的电磁学性质作为生物分子检测信号。
1. 生物分子探针将金纳米棒作为生物分子探针，主要是将其表面修饰上特定的分子结构，以便能够特异性地识别目标分子。
例如，可以通过硫化作用，在金纳米棒表面修饰上硫醇分子，然后将硫醇分子与一类生物分子（如DNA、蛋白质等）的亲和配对结构相结合。
这样一来，金纳米棒就可以用于检测相应的生物分子。
2. 电磁学性质金纳米棒的独特电磁学性质同样也可以用作生物分子的检测信号。
在金纳米棒表面修饰上目标生物分子后，可以通过纳米棒表面的光电效应对其进行检测。
这种检测方法可用于检测DNA、蛋白质、病毒、细胞等生物分子的存在。
三、金纳米棒的优点相较于传统的生物传感器，金纳米棒在生物传感器中的应用有以下优点：1. 灵敏度高金纳米棒具有较大的比表面积和较高的静电能力，可以精确地识别和捕获大量的生物分子。
这一特性意味着金纳米棒的灵敏度可以比传统传感器更高。
2. 特异性更好金纳米棒的表面可以通过修饰分子引入特异性识别结构，能够更精确地鉴定目标分子和特定的生物学进程。
利用纳米材料增强生物传感器的灵敏度研究
利用纳米材料增强生物传感器的灵敏度研究随着科技的进步，我们面临着日益复杂的人类健康问题，而生物传感器已成为医学科技领域中不可或缺的一种检测手段。
生物传感器能够通过传感器技术实时监测生物样品的物理量和化学量，能够帮助医学工作者提前发现和诊断出疾病。
在生物传感器的研发中，纳米材料的应用已经成为一种热门的研究方向。
接下来本文将探讨利用纳米材料增强生物传感器的灵敏度的研究。
首先，为什么要利用纳米材料增强生物传感器的灵敏度呢？在生物传感器的研究中，对于检测样品体积的限制一直是一大难题。
传统的生物传感器需要大量的样品才能进行生物反应，这导致检测的灵敏度相对较低。
因此，科学家们开始探索如何将纳米材料引入生物传感器中，以提高传感器的灵敏度。
接下来，我们来看看纳米材料在生物传感器中的应用。
纳米材料具有比传统材料更多的特殊性质，比如比表面积大、高比强度和更好的电子传递性等。
生物传感器中利用纳米材料增强灵敏度主要有两种方法：一种是将纳米材料作为传感器材料，另一种是将纳米材料引入到传感器结构中。
第一种方法，将纳米材料作为传感器材料，是将纳米粒子与传感器上不同的生物分子进行结合，以提高传感器对目标分子的识别能力。
例如，银纳米粒子在特定波长下会出现表面等离子体共振（SPR）的现象，可以极大地提高检测器的灵敏度。
因此，将纳米材料引入生物分子检测传感器中，可以大大提高传感器的灵敏度和特异性。
第二种方法，将纳米材料引入到传感器结构中，是将纳米材料作为传感器的辅助支持材料，以增强传感器的性能。
如将碳纳米管与电子递移材料以及生物分子相结合，以提高传感器的电子传递性。
同时，纳米颗粒与传感器的信号传递通道相结合，也可以达到强化传感性能的效果。
纳米材料的结构和性质的优化也是研究人员关注的重点。
椭球形、多面体和二维纳米结构等不同形状的纳米材料具有不同的电学性质，因此在传感器的选择中必须谨慎。
此外，在选择纳米材料时还需考虑其毒性和生物耐受性等方面，以确保生物传感器的安全性和控制能力。
纳米技术在生物传感器检测中的应用技巧
纳米技术在生物传感器检测中的应用技巧近年来，纳米技术作为一种前沿的科学技术应用于各个领域，其中在生物传感器检测中的应用引起了广泛关注。
借助纳米技术，生物传感器检测的灵敏度和选择性得到了显著提升，为诊断、治疗和监测疾病提供了新的途径。
本文将重点探讨纳米技术在生物传感器检测中的应用技巧。
第一，纳米材料的选择。
纳米技术通过控制纳米尺寸、表面修饰和形态等手段，可以调控纳米材料的物理、化学和生物学性质，从而增强生物传感器的灵敏度和选择性。
例如，纳米金粒子作为一种常用的纳米材料，具有良好的表面等离子共振效应和电化学性质，可以用于反应信号的放大和传导。
纳米线、纳米棒和纳米片等纳米结构材料，则具有高比表面积和单分子敏感性能，可以实现对微量生物分子的高灵敏检测。
第二，纳米材料的修饰。
纳米技术可以通过改变纳米材料的表面功能基团和生物大分子的修饰，实现对目标分子的高度选择性识别。
例如，通过修饰纳米金粒子表面的抗体、肽或核酸等生物识别元素，可以实现对特定细胞、蛋白质或核酸序列的检测。
此外，还可以通过改变纳米材料的pH敏感性、温度敏感性和光敏感性等属性，实现对生物分子的动态监测和响应，提高生物传感器的灵敏性和可操作性。
第三，纳米结构的组装和定位。
纳米技术可以通过自组装、纳米印刷和电子束曝光等手段，实现纳米材料的有序排列和定向组装，提高生物传感器的可控性和空间分辨率。
例如，纳米阵列可以增加传感器的有效表面积，提高检测信号的强度和稳定性。
纳米刻蚀技术可以制作出纳米通道和纳米通孔等微观结构，用于调控样品的输运速度和分子间的相互作用，提高传感器的灵敏度和动态范围。
第四，纳米技术在信号放大和传导中的应用。
纳米技术可以实现对传感器信号的放大和传导，提高生物传感器的灵敏度和反应性能。
例如，纳米金粒子通过表面等离子共振的效应，可以引发局部表面增强拉曼散射效应（SERS），将微弱的信号放大成可测的强度。
纳米材料还可以作为电子传导通道，将生物分子的信号转变为电子信号，并通过纳米电极的传导，实现高效、快速的检测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 / 5 纳米材料在生物传感器中的应用 生物传感器是目前生命科学及临床医学测试方法研究中最为活跃的领域之一，而纳米材料则被认为是跨世纪材料研究领域的热点，有“21 世纪最有前途的材料”的美誉，受到国内外普遍重视，进入21世纪后，纳米科技的迅猛发展为新型生物传感器的研制提供了难得的机遇。纳米生物传感器是纳米科技与生物传感器的融合，其研究涉及到生物技术、信息技术、纳米科学、界面科学等多个重要领域，因而成为国际上的研究前沿和热点。
一、生物传感器 生物传感器是一类特殊形式的传感器，是一种对生物物质敏感并将其转换为声、光、电等信号进行检测的仪器。生物传感器具有接受器与转换器的功能，由识别元件 (固定化的生物敏感材料，包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质 )、理化换能器 (如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等) 和信号放大装置构成。生物传感器技术是一个非常活跃的工程技术研究领域，它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起处在生命科学和信息科学的交叉区域，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测与监控装置。与传统的分析方法相比, 具有以下特点：1)体积小、响应快、准确度高，可以实现连续在线检测；2)一般不需进行样品的预处理，可将样品中被测组分的分离和检测统一为一体，使整个测定过程简便、迅速，容易实现自动分析；3)可进行活体分析；4)成本远低于大型分析仪器，便于推广普及。 生物传感器有许多种分类方式：1)根据生物活性物质的类别，生物传感器可以分为酶传感器、免疫传感器、DNA传感器、细胞传感器、组织传感器和微生物传感器等；2)根据检测原理，生物传感器可分光学生物传感器、电化学生物传感器和压电生物传感器等；3)按照生物敏感物质相互作用的类型分类，可分为亲和型和代谢型2种；4)可根据所监测的物理量、化学量或生物量而命名为热传感器、光传感器和胰岛素传感器等。 生物传感器的应用，涉及到医疗保健、疾病诊断、食品检测、环境监测、发酵工业等领域。
二、纳米材料 纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等，使得其表现出奇异的化学物理性质。纳米粒子作为一种常用的纳米材料，具有制备方法简单、尺寸可控、表面易于修饰、表征简便等优点，在分析化学领域得到了广泛的应用。 纳米材料的特点与传感器所要求的多功能、微型化、高速化相对应。另外，作为传感器材料，还要求功能广、灵敏度高、响应速度快、检测范围宽、选择性好等优点，纳米材料能较好地符合上述要求。纳米材料引入生物传感器领域后，提高了生物传感器的检测性能，并促发了新型的生物传感器。纳米材料的独特的化学和物理性质使得其对生物分子或者细胞的检测灵敏度大幅提高，检测的反应时间也得以缩短，并且可以实现高通量的实时检测分析。2 / 5
其中纳米金和磁性纳米颗粒在生物传感器中的应用尤其受到关注。 1、金属纳米材料 金属纳米材料良好的电子传递性能使其成为电化学生物传感器中最为常用的纳米材料之一，其中尤以纳米金的应用最为广泛。纳米金制备简单、性状稳定、生物相容性良好，而且易于进行表面化学修饰，因此，利用纳米金与生物分子进行组装并介导电子传递，是构建电化学生物传感器的良好方案。 纳米金在生物传感器中的应用，主要集中在利用纳米粒子做探针载体、信号分子等方面。 1.1探针载体 纳米金能迅速、稳定地吸附核酸、蛋白质等生物分子，而这些生物分子的生物活性几乎不会发生改变，所以纳米金具有优良的生物相容性，可以作为生物分子的载体。 1.2信号分子 纳米金能广泛地应用于DNA、抗体和抗原等生物物质的标记，使得纳米金与生物活性分子结合后形成的探针可用于生物体系的检测中，纳米金在可见区有特征等离子体共振吸收，其吸收峰的等离子共振常随着尺寸的变化而发生频移，其溶液的颜色从橘红色到紫红色发生相应变化，有利于肉眼观察。 用纳米金不仅可以作为光学标记，同时还可以作为很好的电学标记。金本身是非常优良的导电材料，具有优异的电化学性质，可作为电化学传感器的指示剂。用纳米金作为信号分子能显著提高电化学传感器的检测灵敏度，而且这种方法仪器简单、无污染、检测稳定可靠、灵敏度高。 纳米金颗粒有着优异的化学和物理性能，有着极高的比表面积，有利于提高生物分子的吸附能力，并能提高生化反应的速度，因此被广泛用于生物分析。纳米金的优异性能使得其在生物医学、分子生物学等生物标记分析领域中具有广泛而重要的应用。
2、碳纳米管 自从1991年首次被报道以来，碳纳米管（carbonnanotubes，CNTs）可以说是被研究得最多的纳米材料。与纳米金一样，CNTs同样也具备极好的电子传递能力、蛋白质的高负载能力以及良好的生物相容性，而且，由于 CNTs 本身的物质基础就是碳，因此其功能化将更为方便和多样。此外，由于CNTs为一维纳米材料，意味着CNTs在电极表面的组装将呈现网络状。 碳纳米管有着优异的表面化学性能和良好的电学性能，是制作生物传感器的理想材料。无论是单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管在生物传感器中都有应用，如利用碳纳米管改善生物分子的氧化还原可逆性、利用碳纳米管降低氧化还原反应的过电位、利用碳纳米管固定化酶、利用碳纳米管进行直接电子传递、用于药物传递和细胞病理学的研究等。碳纳米管还适用于做原子力显微镜的探针尖，在碳纳米管顶端修饰上酸性基团或碱性基团，就可以作为原子力显微镜针尖来滴定酸性或碱性基团。纳米管羧基化后可以进一步衍生化，实现与酶、抗原/抗体和脱氧核糖核酸（DNA）等分子的结合，制备出各种生物传感器。 需要提出的是，由于CNTs难以具备纳米金那样良好的形态分布，因此对有序的表面组3 / 5
装提出了挑战。另外，大多数蛋白质的尺寸都属于零维的纳米级，因此在一维的CNTs表面组装相对而言缺少灵活性。出于这些考虑，将CNTs与零维的纳米颗粒，如纳米金、纳米铂等联合运用，在一定程度上可以克服两者在某些方面的缺陷，因而也是传感器构建中的良好策略。
3、纳米氧化物 除了具备纳米材料共有的一些性质外，纳米氧化物还依材料的不同具备一些特殊的效应，比如纳米Fe3O4的磁效应。纳米TiO2的光电效应等，而这些效应在新型生物传感器的构建中可以产生一些意想不到的效果。纳米 TiO2 是另一种具有特殊效应、光电效应的纳米材料，由于具有极强的紫外线屏蔽能力和很高的表面活性，纳米 TiO2已经被大量用于污水处理消毒杀菌，以及在化妆品和涂料中防紫外线侵蚀。 纳米 TiO2 是一种在光化学和生物化学领域中非常有发展前途的纳米材料，其优良的生物相容性易于吸附生物分子的特性及良好的化学反应活性已在生物传感领域得到广泛应用。 磁性纳米颗粒是近年来发展起来的一种新型材料 ,因磁性纳米粒子具有特殊的超顺磁性 ,因而在聚磁电阻、磁记录、软磁、永磁和巨磁阻抗材料等方面具有广阔的应用前景。磁性纳米材料还可结合各种功能分子，如酶、抗体、细胞、DNA或RNA等，使其在核酸分析、临床诊断、靶向药物、细胞分离和酶的固定化等领域有着广泛的应用研究。在生物传感器领域 ,磁性纳米颗粒的应用为生物传感器开辟了广阔的前景，磁性纳米颗粒能显著提高生物传感器检测的灵敏度，实现生物分子的分离，提高了检测的通量。 磁性纳米颗粒在生物传感器中的应用主要体现在生物活性物质的固定、分离和检测。 1.1生物活性物质的固定 磁性纳米颗粒的表面可很容易地包埋生物高分子，如多聚糖，蛋白质等形成核壳式结构。因此磁性纳米颗粒可应用于酶、抗体、寡核苷酸和其他生物活性物质的固定。 1.2生物物质的分离 在磁性分离中，针对所要进行分离的生物物质如蛋白质、DNA序列、细胞、底物、抗原的特征，在超顺磁性的纳米粒子(如 5～100 nm的 Fe3O4 )的表面上修饰上各种氨基、羟基、羧基、巯基等功能基团。经修饰后的磁性纳米粒子加入混合物后，能快速将靶向目标物结合到磁性颗粒表面，在外加磁场作用下，能被磁场吸引，与其他的物质分离。当撤去磁场后,磁性颗粒又可很快地均匀分散在溶液中。 1.3生物活性物质的检测 磁性纳米在实现生物分子的快速、实时和高通量检测方面有着广泛的应用前景。
4、量子点 量子点作为荧光标记物，已经被广泛用于荧光示踪，以金属硫/硒/碲化物 Zn/Cd/Pb-S/Se/Te等为代表的量子点，一方面是很好的生物标记材料，另一方面，其中的金属离子 Zn2+、Cd2+、Pb2+可用于阳极溶出伏安法检测，从而提供电化学信号。 近来，量子点用于生物传感器的研究备受关注。量子点是显示量子尺寸效应的半导体纳米微晶体，其尺寸小于相应体相半导体的波尔直径，通常在2～20nm。量子点可用于细胞内4 / 5
的检测，相比于传统的荧光分子，量子点有3个主要的优点：量子点的发光波长可以简单地通过调节其直径大小而改变，这对应用非常重要；另外，量子点的发光波长比较窄，效率较高；更为重要的是，量子点没有光漂白效应。这3个优点使量子点在生物分子探针和生物传感器领域具有巨大的应用潜力。目前关键的问题在于如何对量子点表面进行有效的生化修饰,印度中央食品技术研究所研究人员利用碲化镉（CdTe）量子点制备出的生物荧光探针，可用于食品、环境等目标分析物的高灵敏检测。
5、复合纳米材料 不同的纳米材料各自具备一定的特性，在电化学生物传感器的设计中使用单一的材料 难以充分发挥纳米材料的性能，因此，同时使用多种纳米材料成为一个解决方案。一种思 路是首先合成两种或多种纳米材料，然后在传感器的构建中同时或在不同阶段分别运用；另一种思路则是在纳米材料的合成阶段将不同的材料进行组装，即合成复合纳米材料，将不同纳米材料的特性整合到一个纳米复合体中。一个很好的例子是CNTs与金属纳米颗粒复合的材料，另一个例子则是合成核 /壳结构的纳米颗粒，而且这种做法目前更为常见。
6、纳米光纤 随着纳米光纤探针和纳米敏感材料技术逐步成熟，运用纳米光纤探针和纳米级识别元件检测微环境中的生物、化学物质已成为可能，运用这种高度局部化的分析方法，能够监测细胞、亚细胞等微环境中各成分浓度的渐变以及空间分布。光纤纳米生物传感器主要有光纤纳米荧光生物传感器、光纤纳米免疫传感器等，具有体积微小、灵敏度高、不受电磁场干扰、不需要参比器件等优点。 6.1光纤纳米荧光生物传感器 一些蛋白质类生物物质自身能发荧光，另一些本身不能发荧光的生物物质可以通过标记或修饰使其发荧光，基于此，可构成将感受的生物物质的量转换成输出信号的荧光生物传感器。荧光生物传感器测量的荧光信号可以使荧光猝灭，也可以使荧光增强可测量荧光寿命，也可测量荧光能量转移。光纤纳米荧光生物传感器具有荧光分析特异性强、敏感度高、无需用参比电极、使用简便、体积微小等诸多优点，具有广泛的应用前景。 6.2光纤纳米免疫传感器 免疫传感器是指用于检测抗原抗体反应的传感器，根据标记与否，可分为直接免疫传感器和间接免疫传感器；根据换能器种类的不同，又可分为电化学免疫传感器、光学免疫传感器、质量测量式免疫传感器、热量测量式免疫传感器等。光学免疫传感器是将光学与光子学技术应用于免疫法，利用抗原抗体特异性结合的性质，将感受到的抗原量或抗体量转换成可用光学输出信号的一类传感器，这类传感器将传统免疫测试法与光学、生物传感技术的优点集于一身，使其鉴定物质具有很高的特异性、敏感性和稳定性。而光纤纳米免疫传感器是在光学免疫传感器基础上将敏感部制成纳米级，既保留了光学免疫传感器的诸多优点，又使之能适用于单个细胞的测量。