VIEW:贵金属气凝胶在生物传感领域的研究进展

气凝胶是一类以气体为分散相,具有高孔隙率、大比表面积、低密度的三维多孔材料,自20世纪30年代问世以来就得到了科学界和工业界的青睐,在隔热、探测、传感、物质吸附、临床诊疗等领域等到广泛研究。贵金属气凝胶作为气凝胶家族中最近面世的新成员,结合了贵金属的良好的化学特性和气凝胶的三维结构特点,使其具有比贵金属块体材料更优异的性能。

生命体的新陈代谢过程精密而复杂,伴随着不同的生理活动和状态会产生各种生物分子,而对这些生物分子的准确、快速检测是了解生命活动过程、检测生物生理指标、和部分疾病早期诊断的重要手段。此前已有大量的研究发展了不同的生物酶和纳米酶,通过化学、电化学、光学等不同技术手段来检测各类生物分子,使对生物分析的可靠、连续的生物传感成为可能。为了追求更高的灵敏度、更宽的检测范围、更准确的选择性和更低的成本,研究人员发展了基于纳米三维结构的生物传感器,这其中,贵金属气凝胶的独特结构和性质也使其具有成为生物传感器的潜力。

日前,中国西北工业大学材料学院文丹教授和高唯副教授课题组对近年来贵金属气凝胶在生物传感领域的研究进展进行了评述,并对其研究前景进行了展望。简要回顾了气凝胶特别是贵金属气凝胶的发展历史,着重介绍了贵金属气凝胶的低密度、高孔隙率、大比表面积、三维多孔等结构特点和良好的化学性能;随后总结了贵金属气凝胶用于生物传感的主要作用——作为生物酶的载体,和直接作为纳米酶来检测不同的生物分子;继而详细阐述了典型的贵金属气凝胶在生物传感的研究成果;最后对现有的研究成果进行总结概况,并对未来研究的方向进行了展望。研究者指出,提高和改善贵金属气凝胶的生物相容性、丰富贵金属气凝胶的组分、探究贵金属气凝胶的表面性质对其传感过程的影响、理清贵金属气凝胶对不同生物分子的选择性、及构建基于贵金属气凝胶的可穿戴生物传感器件是未来贵金属气凝胶材料在生物传感领域研究的重要方向。

虽然目前关于贵金属气凝胶的研究成果、特别是在生物传感领域的研究报道还不是很多,但是研究者相信,随着对贵金属气凝胶的理解和研究的不断深入,其独特的结构优势会使其在生物传感领域大放异彩,也将为生物传感器的发展注入新的活力。相关论文在线发表在VIEW上。

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论文信息:

Recent advances of noble metal aerogels in biosensing

Wei Gao, Dan Wen

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DOI: 10.1002/VIW.20200124