新型纳米传感器使诊断程序更加灵敏

Fraunhofer微电子电路与系统研究所IMS和德国波鸿鲁尔大学开发了一种新的诊断测试信号放大方法。通过在生物分析中先进地使用发光单壁碳纳米管，可以更灵敏、快速、廉价地进行测试程序

传感器可用于酶促过程。它们对不同反应条件的适应性为标准方法开辟了广泛的应用范围，如ELISA，简称酶联免疫吸附测定

研究结果于2023年12月15日发表在Angewandte Chemie国际版上。它们为改进诊断程序和节省检测试剂开辟了新的可能性

许多诊断程序使用光来检测特定物质的量。这可以是有色物质或发光物质。不幸的是，在可见光范围内有许多背景信号。为了将测量的光学信号转换到更好的光谱范围，研究人员使用了直径小于一纳米的碳管。这比人的头发薄10万倍

传感器在人眼不可见的近红外范围内发出荧光，并且不会漂白。此外，由于传感器表面的修饰，传感器的荧光对其化学环境敏感。这使得观察化学反应和检测反应产物与纳米管相互作用成为可能

纳米管的荧光将信号转移到近红外范围，这与纳米管的高灵敏度相结合，导致检测极限的变化。例如，当疾病标志物在感染或疾病（如癌症）中的水平非常低时，这一点很重要

根据不同分析物定制纳米管的能力开辟了广泛的可能性，包括提高灵敏度。这种灵敏度的提高允许检测极限的潜在变化，这可以在诊断过程中节省材料和时间。这种创新方法可以显著提高医学诊断中检测方法的效率

该小组证明，新的传感器原理使用底物对苯二胺和四甲基联苯胺作为辣根过氧化物酶。Fraunhofer IMS的Justus Metternich解释道：“这种酶用于各种生化检测方法。”

“然而，原则上，这一概念可以应用于所有类型的系统。例如，我们还研究了对诊断应用感兴趣的β-半乳糖苷酶。经过一些修改，它也可以用于生物反应。”

未来，该小组计划将传感器应用于其他应用。例如，根据应用情况，可以通过所谓的量子缺陷使传感器更加稳定。波鸿鲁尔大学物理化学教授、Fraunhofer IMS Attract Group生物医学纳米传感器负责人Sebastian Kruss解释道：“如果你不仅想在简单的水溶液中进行测量，还想在复杂的环境中跟踪细胞、血液或生物反应器本身的酶促反应，这将是特别有利的。”