俄羅斯研制用于食品檢測的新型納米傳感器

　　日前，俄羅斯利佩茨克市工業大學發明了一種新型納米傳感器。該傳感器可以在數分鐘內測定食物內的抗生素殘留量。

　　這一新型傳感器體積很小，是一種帶有金納米粒子的特殊石英切片，具有類似磁體吸鐵的物理特性。該納米傳感器可以吸引一定類型的抗生素分子，用以納米稱量，其原理相當于一個納米秤。利佩茨克工業大學的研究者用它來監測牛奶、乳酪、肉類、蔬菜和海產品中抗生素的殘留量，相比于傳統的食物監測方法，這種檢測方法只需數分鐘即可得到結果，十分快捷。

　　利佩茨克工業大學相關研究人員正在研究用它來監測食物中生物激素和有毒物質的殘留量。這一傳感器經過實驗，將會產品化并投入市場。它的出現進一步提高食品檢測的效率，保證食品安全。

　　納米材料提高檢測性能

　　從細菌到人，所有生物都在使用“生物分子開關”來監測環境。此類“開關”，即由RNA或蛋白制成、可改變形狀的分子。這些“分子開關”的誘人之處在于：它們很小，足以在細胞內“辦公”，而且非常有針對性，足以應付非常復雜的環境。

　　受到這些天然“開關”的啟發，納米生物傳感器應運而生。

　　據趙永生介紹，生物傳感器是用固定化的生物體成分，如酶、抗原、抗體、激素等，或者是生物體本身的細胞、細胞器、組織等作為傳感元件制成的傳感器。

　　按所用分子識別元件的不同，生物傳感器可分為酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、細胞器傳感器、免疫傳感器等；按信號轉換元件的不同可分為電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器、測聲型生物傳感器等。

　　其中，電化學生物傳感器由于具有體積小、分辨率高、響應時間短、所需樣品少、對活細胞損傷小等特點，廣泛應用于醫藥工業、食品檢測和環境保護等領域。如今，納米技術的介入更是為電化學生物傳感器的發展提供了新的活力。

　　趙永生稱，納米材料具有小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應等，使得其表現出奇異的化學、物理性質。例如常見的碳納米材料，特別是碳納米管、石墨烯等，就表現出優良的力學性能、導電性能、表面性能及獨特的電化學性質。

　　此前，研究人員就曾用瓊脂糖將葡萄糖氧化酶和連接了二茂鐵的單壁碳納米管固定在玻碳電極表面，實現了對葡萄糖的快速靈敏檢測。碳納米管的引入還能夠顯著提高電化學敏感膜中電活性物質的氧化還原可逆性，同時消除了溶解氧對測定的干擾。

　　在趙永生看來，納米材料應用于電化學生物傳感器領域后，不僅提高了傳感器的檢測性能，而且提升了傳感器的化學和物理性質以及它對生物分子或細胞的檢測靈敏度，檢測時間也得以縮短，與此同時還實現了高通量的實時分析檢測。

　　納米傳感器未來發展趨勢

　　隨著納米技術和生物傳感器交叉融合的發展，越來越多的新型納米生物傳感器涌現出來，如量子點、DNA、寡核苷配體等納米生物傳感器。

　　在趙永生看來，未來納米生物傳感器的發展方向應該是集成多功能、便攜式、一次性的快速檢測分析機器，它可以廣泛用于食品、環境、戰場、人體疾病等領域的快速檢測。

　　例如，食品和飲料中病原體或者農藥殘留成分的快速靈敏檢測；環境中污染氣體或者污染金屬離子等遠程檢測和控制；人體血液成分和病原體的快速實時檢測，以及戰場生化武器和爆炸物的快速檢測。

　　但新一代納米生物傳感器同樣面臨諸多挑戰，如更高靈敏度、特異性、生物相容性、集成多種技術、檢測方法簡化、制備工藝、批量化生產、成本效益等。