磁传感中纳米材料的运用纳米材料论文0引言近年来,随着生命科学、生物技术、磁分离技术和生物探针以及传感器应用科学等领域的交叉融合,一门新兴的学科领域———,特别是具有一些特殊性质的磁性纳米材料的出现及其应用,促进了新型的、灵敏的化学磁传感器和生物探针的快速发展[1-2].在方法上,追求高灵敏度和高选择性的趋势导致科学研究由宏观向微观、介观尺度迈进,出现了许多新型的磁传感器[3];在技术上,利用交叉学科方法将磁性纳米材料与光、热、靶向等特殊功能有机地结合并运用于磁传感器和生物探针上,从而实现了在分子甚至原子水平上进行实时、现场和活体监测的目的[4];在应用上,磁性纳米材料在外磁场独特的弛豫性能以及修饰以后良好的生物相容性,为研究生命现象中的某些基本过程提供了可能[5].本文作者从磁性纳米材料的功能角度出发,简述近几年来其在化学磁传感和生物探针中的研究进展,(~100nm),其具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应,表现出一系列特有的力学、电学、光学、,磁性纳米材料主要起到以下几种作用:(1)在外界磁场下利用磁分离技术分离一些生物分子或生物体;(2)探测一些细菌、DNA以及其他生物分子;(3)磁性纳米材料自组装;(4),在外界磁场作用下磁性纳米粒子可以发生聚集,利用这一性质,[6](图1)将四氧化三铁纳米粒子用正硅酸乙酯(TEOS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰后,再修饰了一种能与大肠肝菌特异结合的甘油衍生物,把修饰之后的纳米粒子加入到含有病原体的培养基中让其孵育一段时间,在外界磁场作用下磁性纳米粒子得到富集,进而分离了病原体,[7](图2)利用同样的原理在FePt纳米粒子表面接上了万古霉素,万古霉素和葡萄球菌发生特异的结合,从而达到捕获和分离葡萄球菌的目的,他们又报道了万古霉素在较低浓度下还可以捕获革兰氏阴性的其他细菌[8].、DNA以及其他生物分子生物兼容性的磁性纳米传感器可以用来探测生物环境中一些病原体和生物分子;由于靶向的作用,引起纳米传感器横向弛豫时间(T2)的改变,从而根据NMR/[9-10](图3)等人,发明了一种在生物样品内快速检测端粒酶活性的纳米磁传感器:先将氧化铁磁性纳米粒子修饰为外端带-NH2的水溶性纳米粒子,然后通过硫醚作用耦联上低核苷酸,该核苷酸上的基因碱基对和端粒酶的基因碱基对有特定的结合作用,被核甘酸修饰之后的氧化铁纳米粒子在有端粒酶的环境中可以发生自组装,、蛋白质[11-13]和抗体[14]
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