纳米生物传感器

纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术，在这两者之间存在着许多技术交叉，其中，纳米生物传感技术将有望成为新兴产业。自从1967年**支葡萄糖传感器诞生以来，生物传感技术已成为一前沿技术，它是一个由生物、化学、医学、物理、电子技术等多种学科相互渗透形成的研究领域。生物传感器具有选择性高、分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，而且可进行在线甚至活体分析，在临床诊断、环境监测、食品工业等方面得到了高度重视和广泛应用。纳米技术主要是针对尺度为1nm～100nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域，基于此尺寸的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，因此有着独特的化学性质和物理性质，如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，呈现出常规材料不具备的优越性能。
新技术的基础是科学家们对细胞内天然生物传感器的研究成果。参与研究的罗马第三大学的弗朗西斯科-里奇表示，探测转录因子活动的所有信息已被编入基因组中，而且当处于受激状态时，这数千个不同的转录因子会依附于特定的目标DNA序列中，因此，可使用这些序列作为起始点来构建新的纳米传感器。
从细菌到人，所有生物都使用“生物分子开关”（由RNA或蛋白制成、可改变形状的分子）来监测环境。这些“分子开关”的诱人之处在于：它们很小，足以在细胞内“办公”，而且非常有针对性，足以应付非常复杂的环境。
该研究团队受到这些天然纳米传感器的启发，用DNA而非蛋白质或RNA合成出了新的纳米传感器。他们将三种天然DNA序列（每种能识别出不同的转录因子）进行了调整，将其编入分子开关中，当这些DNA序列与其目标结合时，这些分子开关就会变成荧光。科学家们能用这样的纳米传感器，通过简单测量荧光强度来直接确定细胞内转录因子的活动。

应用案例：

传统的流感测试为生物检测的方法，包括基因分析方法 -- 逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR），和免疫力学中的酵素结合免疫吸附分析法（ELISA）。不过，RT-PCR成本高和耗时，而ELISA的灵敏度相对较低，难以用于前线和现场病毒检测。以上的限制造就了理大研发以光学的方法检测病毒的上转换纳米粒子生物传感器。
香港理大的研究人员以光学方法，研发出一种生物传感器，类似磁石互相吸引的原理，连接着探针低聚核苷酸（probe oligo）的上转换粒子（upconversion nanoparticles），和通过化学反应连接流感病毒低聚核苷酸（flu virus oligo）的金纳米粒子。由于上转换粒子的探针低聚核苷酸（probe oligo）和金纳米粒子的流感病毒低聚核苷酸（flu virus oligo）的DNA基对配合，两者会像形状相乎的磁石互相吸引。这个过程称为低聚核苷酸的杂化（oligo hybridization）。当用近红外激光照射上转换粒子，它们会发出用肉眼可看见的绿光，同时，绿光亦会被金纳米粒子所吸收。因此，我们可以凭绿光的减弱以识别病毒的存在。

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