在当下万物互联和个体健康精准信息化的时代,面对诸如新冠病毒及其变异株的全球化扩散、重大疾病的早期诊断筛查以及个体健康信息的精准获取等关键需求与挑战,亟需在微纳序构材料的性能上进行突破,开发出针对多重标志物进行超敏快速精准识别的体外检测新材料,以满足生物医学应用的迫切需求。由等离激元和磁性纳米晶作为构建基元的微纳序构材料(Plasmonic/magnetic nanoarchitectures,P/MNAs)是以贵金属和磁性纳米颗粒为基元组装形成的不同维度功能材料,由于其具有独特的光电、磁性质以及协同增强效应,被广泛应用于生物传感、体外诊断、床旁检测以及各种柔性生物电子器件。可控制的P/MNAs结构设计,是制造高灵敏度、高稳定性、多通路生物传感设备的关键。通过此类序构材料体系的协同构筑,必将开拓其在微型光电器件、生物医学传感、痕量生物标志物特异性检测、电子皮肤/植入式柔性器件等领域的重大应用前景。
图1 基于P/MNAs微纳序构检测传感应用的结构设计和原理分类示意图
本综述论文从维度划分,尤其总结了近五年来P/MNAs从低维结构到三维结构的组装策略及方法;介绍了先进P/MNAs基于等离激元、磁分离富集、纳米酶催化、影像增强等性质的检测传感机制及诊断策略,强调了相关床旁检测平台在诊断COVID-19等传染性疾病中的应用;并综述了基于P/MNAs的可穿戴生物设备在健康监测方面的研究进展;最后讨论了目前P/MNAs结构设计及相关传感应用在实现大规模制造及便携化等方面的挑战,对未来个人健康监测设备的发展做出了展望。
本论文已被《Biosensors and Bioelectronics》杂志接收并在线发表:Yi Chen*, Yu Bai, Xi Wang, Heng Zhang, Haoran Zheng, Ning Gu*. Plasmonic/magnetic nanoarchitectures: From controllable design to biosensing and bioelectronic interfaces., Biosens. Bioelectron., 2022, in press, https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114744 .