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本文作者：劉傳銀 胡繼明 單位：襄樊學院化學工程與食品科學學院 生物醫學分析化學教育部重點實驗室

生物傳感器是由生物活性單元(如酶、抗體、蛋白質、核酸和細胞等)和信號轉換器組成并利用生物識別原理來進行檢測的一種裝置［1］。它是一種由生物、化學、物理、醫學和電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術，具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低、在復雜的體系中進行在線連續監測，及其易于自動化、微型化與集成化的特點。特別是近年來分子生物學、微電子學、光電子學、微細加工技術及納米技術等新學科和新技術的進展，使生物傳感器的研究蓬勃發展，成為新興的高技術產業的重要組成部分。根據分子識別元件與待測物結合的性質可將生物傳感器分為生物催化型(代謝型)和生物親和型(受體型)。生物親和型傳感器是利用分子間特異的親和性，即生物活性物質對底物的親和或鍵合作用而建立起來的，如免疫傳感器、受體傳感器和DNA傳感器等。根據生物反應產生信息的物理或化學性質，可采用電化學、光譜、熱、壓電和表面聲波等技術進行檢測［1］。本文按照傳感信號方式的不同，對近年來親和型生物傳感器在生物醫學上的進展予以綜述。

1免疫傳感器

癌癥是人類健康的殺手，是否能較早診斷出癌癥的前期征兆是影響癌癥患者恢復的關鍵因素。眾所周知，在腫瘤發展的過程中，腫瘤組織或細胞會釋放出一些特異性的蛋白質進入循環體系，而這些特異性蛋白在血液中的含量水平標志著腫瘤發展的階段，所以在生物醫學上常將這些特異性蛋白稱為腫瘤標記物。臨床醫學上常將這些腫瘤標記物的檢測作為臨床檢驗和診斷的重要依據［1］。生物化學、酶聯免疫和分子生物學等多種方法已用于腫瘤標記物的檢測，雖然這些方法具有較高的選擇性、準確度，但是存在輻射威脅、耗時和費用較高等缺點。由于免疫傳感器結合了免疫反應的特異性分子識別和便利的檢測技術而得到研究者的普遍關注，故開發快速而準確的腫瘤標記物的免疫傳感器成為生物醫學檢測的研究熱點。腫瘤標記物一般分為以下幾類:酶、糖蛋白、粘糖蛋白、激素、免疫分子和癌基因等。臨床醫學實踐表明，甲胎蛋白(AFP)、降血鈣素(CT)、癌胚抗原(CEA)、人絨毛膜促性腺素(hCG)、前列腺特異抗原(PSA)、鱗狀上皮細胞抗原(SCCA)、神經元特異性烯醇酶(NSE)和CA(CarcinomaAntigen)等均是典型的腫瘤標記物［1］。如腸癌的腫瘤標記物為CEA、CA19-9和CA24-2;前列腺癌的腫瘤標記物為F-PSA、PSA和PAP。按照免疫傳感器檢測信號的不同，可分為電化學型、光學型和質量敏感型等。

1．1電化學免疫傳感器

電化學免疫傳感器可再分為電位型、電容型和電流型。電位型傳感器在免疫傳感中應用不多。梁茹萍等［2］利用戊二醛交聯CA15-3抗體的電位型免疫傳感器用于乳腺癌CA15-3的檢測，獲得了良好的檢出限(5U/mL)和穩定性(30d)。Fu等［3］制備了40nm的氧化鐵納米柱修飾碳糊電極，用于固定CEA建立了測定CEA的電位型免疫傳感器。其線性范圍為1.5～80μg/L，檢出限為0.9μg/L。對臨床血液樣本的檢測結果與酶聯免疫法相符合。Zhou等［4］將納米金吸附在溶于PVC的鄰苯二胺的氨基上，制備了一種增塑的PVC膜的電位傳感器用于α-AFP的檢測。該傳感器的響應時間短(4min)、檢出限低(1.6μg/L)。但電位型免疫傳感器的不足之處在于:信噪比較低，線性范圍窄，非特異性抗體-抗原作用及背景信號較高。電容型免疫傳感器是一種高靈敏非標記型免疫傳感技術。在電容型免疫傳感器的制作中，傳感界面的構建和生物識別層的固定是影響其性能的重要因素。可采用半導體氧化物膜、自組裝單分子膜、電聚合膜、溶膠凝膠膜和等離子體聚合膜等來構建電容型免疫傳感器。Fernandez-Sanchez等［5］研制了可以用于檢測PSA的免疫傳感器。他們將對pH敏感的聚合物附著在電化學傳感器的表面，用于快速而靈敏地檢測親和反應過程中的電容及阻抗變化，實現了對PSA的靈敏檢測。Quershi等［6］在納米晶鉆(NCD)-interdigitatedgold(GID)電極表面固載抗體，進而通過電容法測定心血管標記物CRP。結果表明，電容器的靈敏度表現在兩個方面，一是當抗體與抗原結合后，極化常數和弛豫時間常數明顯增大，二是傳感器的靈敏度與抗體濃度及施加頻率緊密相關。袁若等［7］報道了一種在玻碳電極表面修飾金納米粒子，進而吸附CEA抗體，用鐵探針離子的阻抗特性來檢測CEA，獲得了良好的檢出限和靈敏度。

Rajesh等［8］在ITO修飾電極上利用自組裝膜固定α-CRP，利用電化學阻抗法檢測α-CRP抗體與抗原的親和作用，其檢出限達到3.5μg/L。由于電容法和阻抗法可以獲取直接、非標記的親和信號，所以在臨床診斷上具有良好的發展前景。但電容法存在的問題在于響應電容易受到非特異性吸附的影響，其重現性不如法拉第阻抗法與伏安法。所以如何優化傳感界面，改善響應電容的重現性和穩定性仍是電容型免疫傳感器發展中的關鍵問題。電流型免疫傳感器備受研究者的關注。由于大多數待測物不能直接參與電化學反應，常采用加入電子媒介體和標記酶來催化底物轉化為電活性物質來制備傳感器。雖然加入電子媒介體會降低檢出限，但其分離和洗滌步驟限制了它在生物醫學上的廣泛應用。而基于標記酶的直接電子傳遞的免疫傳感器則簡化了分離和洗滌步驟，在生物醫學上的應用更有吸引力。鞠幌先研究組曾對腫瘤標記物的電流型傳感器進行了深入的研究［9-12］。如將硫堇和HRP標記的CEA抗體通過戊二醛交聯在電極表面，制成了一種具有良好穩定性的傳感器。該傳感器減少了加入電子媒介體的麻煩，并且不需乳化和洗滌，線性范圍為0.5～3.0和3.0～167μg/L，檢出限為0.1μg/L，重現性良好［10］。他們還研究了基于HRP的直接電子傳遞的免疫CEA傳感器，對CEA的檢出限為0.3μg/L，并將實際樣品的檢測結果與臨床檢測方法相比照，獲得了滿意的結果［12］。除此之外，研究人員還結合納米粒子的電子傳導、絲網印刷技術、微流控裝置、毛細管電泳和流動注射等技術對腫瘤標記物的檢測進行了研究。

Jin等［13］結合毛細管電泳和電化學檢測技術，對腫瘤標記物CA125進行了檢測。Kojima等［14］設計了一種包含36個Pt微電極的陣列，運用不同的抗體來捕獲腫瘤標記抗原，采用電化學免疫檢測技術實現了多標記物的同時檢測。Wilson等［15］采用雙電極的免疫傳感器同時采用安培法測定了CEA和AFP，獲得了1μg/L的低檢出限，并有效抑制了交叉干擾。研究表明，這些新技術在免疫傳感器中的引入，不僅降低了待測物的檢出限，而且可以有效降低共存物質的干擾，并可實現多通道同時檢測多種腫瘤標記物。由于納米材料的獨特性質，使其在實時、靈敏檢測標記物方面具有廣泛的應用前景。如Zheng等［16］利用抗體功能化的二氧化硅納米線制備了一種新型傳感器，用于在血漿中的癌癥標記物的非標記實時監測。Ramanathan等［17］和Willner等［18］曾報道利用聚合物納米線和碳納米管進行相關生物親和體系內標記物的檢測。Wu等［19］將CEA/納米金通過殼聚糖固定在絲網印刷電極上，結合流動注射法建立了一種快速而方便的CEA電化學免疫傳感器，CEA檢測的線性范圍為0.50～25μg/L，檢出限為0.22μg/L。該傳感器通過流動注射HRP-anti-CEA，故可以控制乳化時間，并易于自動化。Wang等［20］將聚鳥嘌呤功能化的二氧化硅納米粒子標記壞疽抗體的夾心型傳感器用于壞疽因子的電化學測定，可直接用于生物樣品中壞疽因子的檢測，檢出限為2.0pmol/L。Chen等［21］在玻碳電極表面氣相沉積納米金/硅溶膠，將HRP功能化的hCG抗體固定于其上，建立了一種無試劑的電化學免疫傳感器用于hCG的靈敏檢測，其檢出限為0.3mIU/mL。Wang等［1］對近年來功能化碳納米管在腫瘤標記物上的應用進行了綜述。#p#分頁標題#e#

1．2光學免疫傳感器

由于光學免疫傳感器具有非破壞性操作、快速獲取信號及使用可見光輻射等優勢，故在腫瘤標記物的檢測中占有重要地位。根據其檢測原理，光學免疫傳感器可分為熒光、化學發光和表面等離子體共振等類型。近年來，熒光檢測在臨床診斷和檢測中獲得了很大的進展。Nakamura等［35］結合流動注射系統和陽離子交換樹脂毛細管柱制備了hCG免疫傳感器。利用離子交換柱來分離FITC-IgG和FITC-IgG抗體，然后利用熒光檢測hCG，其線性范圍為25～1500mIU/mL。Yan等［36］將免疫親和反應柱與流動注射體系相連接，然后通過時間分辨熒光免疫檢測法進行CEA的測定(如圖1所示)。納米材料特別是量子點的引入，使熒光型生物傳感器的發展尤為引人矚目，Zhong［37］對近年來基于熒光生物傳感中納米材料的應用進行了綜述。Hong等［38］對納米金、溶劑對熒光團的熒光效應進行了比較研究，發現納米金試劑的熒光增強效應可以使腫瘤標記物的檢出限降低10倍，并且對心血管標記物CRP的檢出限可低至數10pmol。化學發光免疫傳感器多采用直接化學發光、化學發光基底標記和酶標記等3種技術。但大多數化學發光免疫傳感器是利用酶增大檢測信號，并與流動注射系統相結合來提高其檢測自動化性能。Ju等［39］對化學發光免疫傳感器的自動化進行了較多研究，并對近年來電化學發光傳感器在腫瘤標記物方面的應用進行了綜述。

Jie等［40］首次以gold/silica/CdSe-CdS雜交納米結構制備了靈敏的電化學發光生物傳感器，用于測定CEA，獲得了良好的效果。雖然化學發光免疫傳感器的靈敏度高，選擇性好，但是改善腫瘤標記物的固定化技術和傳感器的微型化、集成化仍是化學發光免疫傳感器的發展方向。表面等離子體共振(SPR)是利用金屬膜/液面界面光的全反射來分析生物分子相互作用的一項新興技術，生物傳感芯片是SPR傳感器的核心部分。它對免疫特異識別、蛋白質折疊機理、生物特異相互作用的結合位點及濃度分析上具有獨特的優勢，并且可以獲得很低的檢出限(10－13～10－9mol/L)?？蓪崟r監測生物大分子之間的相互作用及其影響因素的作用環節，成為疾病診斷和機理研究的有效工具。Chou等［41］將抗人鐵蛋白單克隆抗體固定在SPR敏感的金表面，建立了人鐵蛋白的SPR免疫傳感器，可以測定非特異性腫瘤標記物人鐵蛋白。Yu等［42］基于表面等離子體的衍射建立了hCG的免疫傳感器。Corso等［43］將抗體通過自組裝膜固定在金表面，建立了一種實時靈敏監測胰腺癌的腫瘤標記物間皮蛋白的聲波免疫傳感器，可以檢測納克級的間皮蛋白(mesothelin)。近年來，諸多研究集中在如何克服SPR傳感器檢測小分子靈敏度低的問題，相信隨著SPR傳感器在腫瘤標記物研究上的深入，其在生物醫學領域的應用將更為廣泛。

1．3質量型免疫傳感器

石英晶體微天平(QCM)型免疫傳感器由于其非標記和實時監測的特點使其在腫瘤標記物的檢測中也有較多應用。Zhang等［44］制備了一種2×5模式的多通道壓電QCM用于檢測血液和尿液中的hCG，其檢測效率高，比單通道檢測的速度快8倍以上。Kim等［45］在微芯片上制備了檢測心血管標記物CRP的QCM免疫傳感器，對CRP的檢測線性范圍寬，達到0.13～25016μg/L，檢出限為0.13μg/L。

1．4免疫傳感器在多分析物同時檢測中的應用

在醫學臨床診斷中，某一種非特異性腫瘤標記物的值升高并不能確診癌癥，常需要進行多個腫瘤標記物的同時檢測，才能獲得準確的診斷結果［1］。Matsumoto等［46］報道了一種利用時間分辨熒光免疫傳感器同時測定α-AFP和CEA，他們采用Eu標記的抗AFP抗體及Sm-標記的親和素來測定α-AFP和CEA，獲得了較低的檢出限，它們的檢出限分別為0.07和0.3μg/L，并在實際樣品的測定中獲得了良好的準確度。Song等［47］用微分析系統熒光免疫傳感器同時測定了CEA、AFP、β-HCG、CA125、CA19-9和CA15-3，均獲得了較寬的線性范圍，對于CEA、AFP、β-HCG為0～640μg/L，對于CA125、CA19-9和CA15-3為0～1280μg/L。Kojima等［14］將捕獲抗體固定在雙層硅氧烷層中，制備了微蛋白質芯片用于AFP和β2-微球蛋白的電化學免疫檢測，由于采用了夾心型的結構，有效降低了酶催化產物的擴散而獲得較高的靈敏度。Wu等［48］用醋酸纖維素共固定硫堇和2種抗原于絲網印刷芯片的碳電極上，用于CA19-9和CA125的電化學免疫測定，其檢出限分別為0.2和0.4U/mL。Fu等［49］采用雙通道體系化學發光免疫同時檢測α-AFP和CEA，對α-AFP和CEA的檢出限分別達到1.5和0.25μg/L。Wilson等［50-52］將微芯片技術與電化學免疫結合，分別進行了CEA、AFP，4種不同的蛋白質及7種腫瘤標記物的同時檢測。他們采用多個IrOx傳感器來降低酶催化產物的擴散，進而在電極上獲得良好的電化學響應，并獲得了較低的檢出限。Qureshi等［53］利用GID電極電容法同時檢測抗CRP、α-TNF和IL6，其檢測范圍為25pg/mL～25ng/mL，為心血管患者提供了良好的前期診斷。能同時檢測多個腫瘤標記物的免疫傳感器及微流控芯片系統的應用，在癌癥的預期診斷方面是現今重點發展的方向。

2適體生物傳感器

核酸適體是一種能夠與蛋白質、小分子、離子、核酸、甚至整個細胞等目標分子結合，通過指數富集的配位系統進化技術(SELEX)經體外篩選的人工合成寡聚核苷酸或肽分子。適配體還具有分子量小、易體外合成和修飾、化學穩定性好等優點，常被稱為“化學抗體”，故一經出現便成為化學工作者用于分子識別和靶標物檢測研究的得力工具，為生物分析方法和傳感器的設計開辟了新的思路［54］。核酸適體可形成一些穩定的三維空間結構，如發夾、假結、凸環和G-四鏈體等結構。分子識別時，在目標分析物誘導下單鏈核酸適體會折疊成特殊的二級結構。常見的適體與靶體之間的作用有單位點結合和雙位點結合(夾心型)2種。研究表明，適配體的結構稍有差異，則靶分子與其結合就受到阻礙［54］。顯然，適體的這些特點對于發展高靈敏、高選擇性和快速高通量的靶標分子分析檢測十分重要，并日漸成為分析化學領域的研究和應用熱點。研究人員已經成功地創建了大量基于核酸適體的分析新方法，包括電化學法、熒光、比色法、壓電和SPR等［55-57］。

2．1電化學適體傳感器

電化學適體傳感器集合了核酸適體和電化學傳感器的優勢，成為近年來的一個研究熱點。在阻抗型電化學適體傳感器中，適體的固定化程序至關重要。通常有混合自組裝膜和在自組裝膜上共價固定等幾種方法。Wang等［58］首次報道了識別誘導表面電荷轉換的FIS適體傳感器。結果表明，如果體系pH低于目標蛋白pI，則蛋白質的識別將扭轉表面電荷狀態，促進電子轉移，因而會降低電荷轉移阻抗。Liao等［59］將適體固定在硅電極表面，用于檢測神經炎細胞因子PDGF，建立了一種無試劑的阻抗生物傳感器，其檢出限達到40nmol/L。Kwon等［60］以抗血管內皮生長因子(VEGF)適體與羧基聚吡咯納米管構建了場效應晶體管用以測定VEGF，其檢出限為400fmol/L，可用于實時檢測VEGF。當核酸適體與特定的蛋白質結合時，有典型的構型變換，而抗體則沒有這樣的性質，利用這個性質可以設計構型變換型適體傳感器。通常，將適體信標的一端修飾官能團用于電極表面的固定化，另一端修飾電活性標記物來產生電信號。電信號的大小是由活性標記物與電極表面之間的距離決定的。Xiao等［61］將亞甲藍標記的抗凝血酶適體固定在電極表面，制備了一種基于電化學開關效應測定凝血酶的生物傳感器(如圖3A所示)，但該種傳感器在靶分子與適體結合后信號減小。為了克服這個問題，Radi等［62-63］設計了另一種開關裝置用于凝血酶的測定(圖3B)。由于四鏈體的形成，二茂鐵與電極之間的距離大大減小而顯示出電化學信號。#p#分頁標題#e#

由于適體的剛性較差，所以存在較大的背景信號，降低了信噪比和檢出限。Zuo等［64］將二茂鐵功能化的抗ATP適體固定在電極表面，在ATP存在下，互補序列解離而與ATP結合成三維的剛性結構，進而二茂鐵與電極表面發生電子傳遞，顯示出開關的作用，ATP的檢測范圍較寬(10nmol/L～1mmol/L)并具有高的靈敏度(圖3C)。Fan等［65］將3'-端連有羧基二茂鐵的發卡式結構DNA探針通過5'-巰基固定在金電極上，根據標記物雜交前后與電極表面距離的變化進行電化學檢測，對目標DNA的檢出限達到1.0×10－11mol/L。他們將該方法應用于PCR擴增產物的研究，該方法具有PCR擴增產物無需后續純化、快速檢測的優點。Chu等［66］提出了基于免疫-RCA的適體電化學傳感器用于PDGF-BB的超靈敏檢測。在電極表面形成抗體-PDGF-BB-適體-引物復合體這樣的三明治結構后，引入一種與引物結合的“C”型掛鎖探針。該方法結合了滾環擴增和酶催化兩步放大，實現了PDGF的超靈敏檢測，下限可達10fmol/L。Huang等［67］采用類似原理將PDGF-BB采用抗體和適體-引物捕獲到電極表面，通過嵌入MB產生電化學響應，其檢測限為18pg/mL。這種基于靶分子的結合而引起構型變換的電化學傳感器，提供了一種無試劑、再生和靈敏的方法用于復雜樣品中目標分析物的檢測。一些平面分子如亞甲藍、Ru(NH3)3+6、功能化二茂鐵等也可以插入雙鏈DNA中并經DNA堿基對π堆積實現電子轉移而被氧化，進而利用特異性序列與蛋白質的作用進行電化學檢測。Jin等［68］利用5'-SH的發卡式結構探針固定于金電極表面，用亞甲基蘭為雜交指示劑檢測P53基因，并對不同位置的單堿基錯配序列進行了研究。該方法無需對發卡式DNA探針進行標記，實驗證明發卡式DNA探針有很高的雜交特異性，可以識別單堿基錯配序列，并且錯配堿基位于環中央時對雜交效率影響最大。

Zhang等［69］在金電極陣列上分別自組裝巰基發卡式DNA探針，采用亞甲藍為雜交指示劑，方波伏安法檢測了人體免疫缺陷蛋白HIV-1和HIV-2，對二者的檢出限均達到了0.1nmol/L。Mir等［70］對凝血酶的不同適體生物傳感器的制備方式對測定結果的影響進行了詳細的比較研究。適體在與靶標分子特異性結合后，其三級結構將發生改變，隨之發生變化的有適體的電荷密度、吸附性質和空間位阻等一系列因素。采用納米材料不僅可以將上述這些變化因素轉化為可檢測的光學、電化學信號，而且還可以提高分析檢測的靈敏度。Numunuam等［71］首次以CdS量子點標記二級適體，建立了夾心型電位法測定蛋白質的電位傳感器，凝血酶的檢出限為0.14nmol/L。Hansen等［72］利用CdS量子點修飾適體建立了7種不同蛋白質的同時電化學檢測，其檢出限為0.5pmol/L，而且具有良好的選擇性。該方法為超痕量的生物標記物的檢測及腫瘤的早期診斷提供了可能。Polsky等［73］利用Pt納米粒子功能化的適配體進行了凝血酶的電化學檢測。由于納米粒子對過氧化氫的催化還原，放大了電信號而使凝血酶的檢測限降低到納摩爾的水平。He等［74］將含有聚腺嘌呤序列的抗凝血酶適配體對納米金予以功能化，然后基于凝血酶與抗體的特異性作用固定在電極表面，然后腺嘌呤核糖酶降解釋放而直接在熱解石墨電極上檢測。由于納米粒子可以載帶較多的適配體，所以檢測靈敏度可以降低至0.1μg/L。Li等［75］在金電極上預先修飾2種分別含有腺苷酸和凝血酶的適體，捕獲探針預先用納米金及硫化物納米粒子固定的DNA鏈雜交，構成了一種夾心型的傳感器用于腺苷酸和凝血酶的陽極溶出伏安測定，其檢出限分別為6.6×10－12和1.0×10－12mol/L。Velasco-Garcia等［76］和Hianik等［77］對適體電化學生物傳感器的研究進展進行了評述，并對其發展前景進行了展望?？偟膩碚f，雖然報道的多種構建電化學適體傳感器的方法獲得了較為滿意的分析性能，但對電化學適體傳感器的分析性能和各項參數的研究和評價還不充分，在實際體系中的應用也還需要拓展。

2．2光學適體傳感器

隨著能與蛋白質等生物大分子特異結合的適體的篩選和發現，基于納米材料的比色技術日漸成為生物大分子識別和檢測的有力工具。由于適體-納米粒子的比色檢測靈敏度高、操作簡單，因而對蛋白質分析和癌癥的診斷具有重要意義。圖4為比色法測定蛋白質的基本原理。Mao等［78］利用分子信標的特異性識別特性和金納米粒子的光學特性，建立了快速、靈敏而價廉的檢測DNA的方法。Liu等［79］報道了一種納米粒子-適體的生物傳感器可直接用于血液中癌細胞拉莫斯細胞的比色法檢測，為循環系統的癌細胞提供了一種快捷靈敏的檢測方法，對癌癥的診斷和治療具有較大的作用。Lee等［80］利用SPR適體生物傳感器檢測視黃醇結合蛋白4(RBP4)用于二型糖尿病的診斷。該種方法避免了傳統免疫學檢測的測定干擾，可直接用于血液中RBP4的檢測。Huang等［81］采用適體-納米金實現了對乳腺癌標志物PDGF-AA、PDGF-AB、PDGF-BB的檢測，其檢出限均能達到納摩爾水平。Medley等［82］以適體修飾的金納米粒子實現了急性淋巴細胞白血病CCRF-CEM細胞的檢測，并使用伯基特淋巴瘤Ramos細胞做對比檢測，探針對靶標細胞有特異識別，其檢出限為90個癌細胞。該納米比色探針的選擇性和靈敏度令人滿意。與傳統方法相比，比色法用于蛋白質分子檢測有明顯優勢，如所需藥品及材料均較廉價，避免了生物分析中的復雜修飾和分離，不僅保證了適體與靶分子的高度親和性，還極大地簡化了分析檢測步驟，能很好的滿足對現場快速檢測的需求。相信這種方法將以其高靈敏、低成本和較簡便等優勢在生物分析和醫學檢測等領域得到廣泛應用。與比色法相比，熒光法由于靈敏度高、特征參數多、動態范圍寬和適體與納米粒子作用方式靈活多樣等優點，而更具發展潛力。最常見的光學分子信標就是發卡式分子信標，即適體序列的兩端分別標記一個熒光團和淬滅團，當靶分子與特異序列結合后，原本相近的熒光團和淬滅團分開，進而顯示出熒光信號。

另一種是在一個已知DNA序列上分別配合帶有熒光團和淬滅團的DNA序列，當靶分子與適體進行特異結合后，淬滅團序列離開，而顯示出熒光，并用于檢測靶分子［83］。Huang等［84］將與DNA具有親和性的DMDAP加入到PDGF適體修飾的納米金溶膠中發生熒光淬滅，靶分子PDGF的加入使DMDAP釋放到溶液中，進而熒光恢復，實現了對PDGF的熒光檢測，其檢出限可達8pmol/L。量子點與適體的結合則大大提高了其在細胞研究中的功能，為癌細胞的影像診斷技術及細胞內的藥物轉運提供了可能。Bagalkot等［85］發展了由阿霉素、適體和CdSe/ZnS量子點組成的雙熒光共振能量轉移體系，并將其成功應用于體外前列腺癌細胞的影像、治療和藥物運輸。由于熒光檢測法固有的高度靈敏性和多種納米材料技術的使用，熒光生物傳感在生物醫學領域的研究將有更大的發展和應用空間。Zhang等［86］將釕聯吡啶衍生物作為標記物，連接到發卡式DNA上制成電化學發光探針，將其自組裝到金電極上構成新型電化學發光傳感器，根據雜交前后電化學發光信號強度的不同進行目標序列的檢測。實驗結果表明，該發卡式DNA電化學發光傳感器有較高的雜交特異性，能夠識別單堿基和多堿基錯配序列，檢出限為9×10－11mol/L。該傳感器具有較高的檢測靈敏度，且無需對目標分子進行標記，有望應用于疾病檢測等醫學領域。Huang等［87］將含有15個堿基的巰基適體固定在金電極表面，用以結合凝血酶;另以29個堿基的生物素修飾的適體與凝血酶雜交形成夾心型結構。用親和素修飾的量子點對生物素-親和素的作用進行檢測，制備了一種新穎的化學發光適體傳感器。該傳感器對凝血酶的檢測線性范圍為0～20mUg/mL。Pollet等［88］首次將光纖SPR傳感器與DNA適體相結合制備了一種可重復使用、經濟而非標記的適體傳感器用于研究DNA雜交及DNA-蛋白質之間的相互作用。該傳感器不僅可對DNA和蛋白質進行定量，而且還可以用于研究它們結合的動力學常數。#p#分頁標題#e#

2．3質量型適體傳感器

質量型適體生物傳感器是非標記的生物測定技術，包括微波傳感器、石英晶體微天平、表面聲波裝置和微機械懸梁式傳感器。微重石英晶體微天平常用于檢測靶分子與適體之間的相互作用。Tombelli等［89］和Hianik等［90］將生物素化的適體固定在金/石英晶體表面用于測定凝血酶和HIV-1Tat蛋白，其檢出限分別為1nmol/L和0.25μg/L。機械懸梁式生物傳感器具有較高的分辨率和穩定性。Savran等［91］將2個相臨近的懸梁臂上分別功能化相應的適體，一個用ssDNA阻塞，一個用以測定TaqDNA聚合酶。結果表明，聚合酶與適體的結合產生了3～23nm的懸臂彎曲，且彎曲的程度與聚合酶的濃度直接相關。Hwang等［92］用納米機械懸梁式傳感器研究了RNA適體與hepatitisCvirus解螺旋酶的相互作用，對HCV解螺旋酶的檢出限達到100pg/mL。Yang等［93］將含有20個堿基的ssDNA通過巰基固定在金表面制備了懸梁式DNA傳感器，用于研究DNA的雜交。結果表明，該傳感器能區分靶分子并為高通量實時監測DNA提供了可能。Yao等［94］以QCM適體傳感器測定人血漿中的IgE，其線性范圍為2.5～200mUg/L。該傳感器具有較高的特異性、低檢出限、樣品量少的優點，適于特異性蛋白質的檢測。質量型適體生物傳感器與傳統檢測方法相比，不需要任何標記，儀器簡單、操作方便、響應靈敏、選擇性好和便于自動化，將在生物醫學領域的檢測上發揮越來越重要的作用。

3展望

生物親和型傳感器是以生物分子之間的特異性相互作用建立起來的一種新型傳感器，在生物醫學研究和臨床應用上具有極大的應用前景。雖然現在親和型生物傳感器在實際臨床診斷方面還存在抗干擾能力弱、多目標檢測物同時檢測能力差等缺點，但近年來光電化學、分子生物學、材料科學及電子學等多學科的融合與交叉，為親和型生物傳感器在生物醫學上的研究與應用提供了無窮的發展空間。今后親和型生物傳感器的研究應用將主要集中在以下幾個方面:不斷開發新的雜交指示劑，或與多種檢測方法聯用來制備形式多樣的親和型生物傳感器;設計更簡單的制備方法來構建親和型生物傳感器，使其使用壽命更長，檢測靈敏度更高;充分利用納米材料的特異性能，結合微流控技術等實現傳感器的微型化、芯片化，使其自動化程度更高，檢測效率更好。總之，相信隨著材料科學、生物化學、分子生物學和新型操控技術的進一步融合，親和型生物傳感器在生物醫學的研究和臨床診斷方面的應用將會有更大的進展。