微-纳米马达在生物传感中的应用

ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＮ

ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ

ＤＯＩ：１０ ７５３６／ＰＣ１４０５４７

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｏｇｃｈｅｍ．ａｃ．ｃｎ㊀㊀ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１４，２６（１０）：１７１２ １７１９

微／纳米马达在生物传感中的应用∗

于晓平㊀吴㊀洁∗∗

㊀鞠熀先

（南京大学生命分析化学国家重点实验室㊀南京２１００９３）

摘㊀要㊀微／纳米马达是近年来发展的一种可自主运动的新型微／纳米材料，它制备简单㊁形态多样㊁可批量化生产，已逐渐应用于生物样品分析及药物运输等领域㊂由于生物样品成分复杂，传统检测常常需要多步清洗和分离，操作繁琐㊁耗时较长㊂微／纳米马达具有自主运动的特性，通过表面生物功能化，可制备成动态的微型生物传感器，实现多种生物分子如核酸㊁蛋白质㊁糖蛋白等的实时㊁快速和灵敏检测㊂本文总结了近几年微／纳米马达的发展及其在生物传感中的应用，并展望了其在生物分析中的应用前景㊂关键词㊀微／纳米马达㊀微型传感器㊀生物传感㊀自主运动㊀快速分析㊀实时检测中图分类号：Ｏ６５２ ７；ＴＰ２１２ ３㊀文献标识码：Ａ㊀文章编号：１００５⁃２８１Ｘ（２０１４）１０⁃１７１２⁃０８

收稿：２０１４年５月，收修改稿：２０１４年７月，网络出版：２０１４年９月２５日

㊀∗国家重点基础研究发展计划（９７３）项目（Ｎｏ．２０１０ＣＢ７３２４０５）㊁国家自然科学基金项目（Ｎｏ．２１１０５０４６）㊁教育部博士点基金项目（Ｎｏ．

２０１１００９１１２００１２）和江苏省自然科学基金项目（Ｎｏ．ＢＫ２０１１５５２）资助

ＴｈｉｓｗｏｒｋｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１０ＣＢ７３２４０５），ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２１１０５０４６），ｔｈｅＰｈ．Ｄ．ＰｒｏｇｒａｍｓＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１１００９１１２００１２），ａｎｄｔｈｅＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏ．ＢＫ２０１１５５２）

∗∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ㊀ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｕｊｉｅ＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｉｃｒｏ／ＮａｎｏｍｏｔｏｒｉｎＢｉｏｓｅｎｓｉｎｇ∗

ＹｕＸｉａｏｐｉｎｇ㊀ＷｕＪｉｅ∗∗㊀ＪｕＨｕａｎｇｘｉａｎ

（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙｆｏｒＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｍｏｔｏｒｓａｒｅｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｓｃａｌｅａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｈａｖｅｂｅｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓｂｉｏａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｓｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．

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ｎａｎｏｍｏｔｏｒｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｐｅｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｍｏｓｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｍｏｔｏｒｓａｒｅａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｎａｎｏｗｉｒｅａｎｄｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｃｏｎｉｃａｌｔｕｂｅｂａｓｅｄｍｏｔｏｒｓ．Ｔｈｅｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓｃａｎｂｅｐｒｅｐａｒｅｄｅａｓｉｌｙｂｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｍｏｔｏｒｓｗｉｔｈｓｐｅｃｉｆｉｃｂｉｏｒｅｃｅｐｔｏｒｓ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓａｍｐｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｏｆｔｅｎｔｉｍｅ⁃ｃｏｎｓｕｍｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｍｕｌｔｉｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔｅｐｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｂｅｎｅｆｉｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｕｎｉｑｕｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆａｕｔｏｎｏｍｉｃｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓｃａｎｒｅｃｏｇｎｉｚｅ，ｉｓｏｌａｔｅａｎｄｅｎｒｉｃｈｔａｒｇｅｔｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓｆｒｏｍｕｎｔｒｅａｔｅｄｓａｍｐｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙ，ｈｅｎｃｅｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒａｐｉｄ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｅａｎｄｉｎｓｉｔｕｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔａｒｇｅｔｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓｓｕｃｈａｓＤＮＡ，ｐｒｏｔｅｉｎ，ｃｅｌｌａｎｄｓｏｏｎ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ，ｔｈｅｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｍｏｔｏｒｓｃａｎｂｅｐｒｏｐｅｌｌｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｆｉｅｌｄｅｎｅｒｇｉｅｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｓ，ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｗｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｍｏｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｍｏｔｏｒｓ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｏｆｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｍｏｔｏｒ⁃ｂａｓｅｄｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｐｒｏｔｅｉｎ，ＤＮＡａｎｄｃｅｌｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙ，ａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｍｏｔｏｒｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｍｏｔｏｒｓ；ｍｉｃｒｏｓｅｎｓｏｒ；ｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ；ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｍｏｖｅｍｅｎｔ；ｆａｓｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｉｎｓｉｔｕｔｅｓｔｉｎｇ