核酸比色传感器

作者：马筱一时间：2019-09-19

核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子，是核蛋白的组成成分之一，也是生物体遗传的物质基础。根据其化学组成的不同，核酸分为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic，DNA)和核糖核酸(ribonucleic，RNA)两种类型。其中，DNA是染色体的主要成分，是大部分生物体的遗传信息的携带者。RNA在基因表达调控以及细胞增殖、分化、凋亡、造血等多个生物学过程中发挥着至关重要的作用。但是核酸的作用不仅仅如此，研究表明，不同的核酸水平指示着不同的生命指标，与人类的多种疾病有着密切的关系。对于核酸水平的监控，在疾病的早期诊断和预后观察等方面具有十分重要的意义。

最早应用于核酸检测分析的方法是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)。随着检测手段和检测分析设备的不断发展，电化学分析法和荧光分析法也越来越多的应用到核酸检测分析中。现阶段，基于电化学分析法和荧光分析法的核酸检测分析技术，已经可以对fM浓度水平的核酸进行检测分析。但是由于这些方法操作复杂、检测周期长，同时需要昂贵的设备，对检测的时间和地点有较多的限制，不能满足即使检测(point-of-care testing，POCT)的要求。为了克服这些检测方法的缺陷，基于贵金属纳米颗粒的核酸检测分析方法应运而生。

早在上世纪80年代，研究人员就发现，当某些材料的尺寸降至纳米尺度时，其宏观性质就会发生巨大的改变，许多新奇的性能是传统理论无法预知的。因而，纳米材料已经成为了最具发展潜力的研究热点之一。纳米尺度的贵金属材料由于其表现出来的诸多优良性质，从而受到了国内学者的广泛关注。基于贵金属纳米颗粒的各种生物传感器在各个领域表现突出，实现对多种生物分子的检测分析，已经成为纳米科技领域中最富有活力的分支学科，具有非常巨大的研究价值。

贵金属纳米颗粒的尺寸效应，赋予了它诸多与宏观金属材料截然不同的性质例如，贵金属纳米颗粒具有良好的导电性，研究人员利用该性质设计了针对于不同分子的电化学分析元件。由于其具有巨大的比表面积，在生物传感器的信号放大环节大放异彩。同时，它可以自发荧光或者使某些荧光信号分子的荧光发生猝灭，在荧光生物传感器的构建中也占有举足轻重的地位。贵金属纳米颗粒具有局域表面等离子共振效应，研究人员利用该效应构建了针对不同生物分子的比色传感器。比色传感器由于其快速、简单、性价比高以及检测结果可以肉眼直接观察，在即时检测方面的应用越来越多。正是由于贵金属纳米颗粒的这些优良性质，使其在生物医学上的应用十分广泛。在不远的未来，基于贵重金属纳米颗粒的核酸比色传感器在不同的检测领域一定会大放异彩。

基于贵金属纳米颗粒的各项性质开发核酸分析方法的研究是十分必要的。