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微/纳米马达在生物科学中的发展
发布时间：2014-10-27
纳米科技的飞速发展及纳米结构表征与操控手段的不断进步，极大地促进了纳米级装置的研制与应用。得益于其高的比表面积和优异的催化性能，多种纳米材料已用于coinglass IOS的构建，发展了一系列高特异、高通量、高灵敏的生物传感体系。然而在这些传感体系中，纳米材料主要用于构建纳米示踪探针和传感界面，其自身很少独立的作为纳米coinglass实时行情件。另外，绝大多数纳米材料没有自主运动性能，这大大的限制了智能型纳米coinglass IOS的发展。
微/纳米马达是一类效仿生物分子马达而人工合成的微/纳米尺度的动力机器，它通过、物理或生物反应中的能量转换和机械功的输出获得驱动力，实现其在微/纳米空间内的自主运动。相比于生物分子马达，微/纳米马达具有很好的稳定性，其运动特性受外部条件如温度、pH值及溶剂条件的影响小，可用于不同环境中目标分子的检测；同时其运动模式可控、制备简单、可批量生产，在发展动态、微型coinglass IOS以及纳米生物机器人的制备等领域具有重要的应用价值。
近年来，多种形状如棒/线状、球状、管状和螺旋状的微/纳米马达相继涌现。微/纳米马达主要通过模板法和刻蚀/沉积法制备。在模板法制备中，比较典型的是双金属纳米线马达和双层空心管马达。该方法主要利用多孔Al2O3膜和聚碳酸酯膜为模板，结合电沉积方法，通过两种或两种以上贵金属和导电聚合物的定向交替电沉积，制备微/纳米马达。刻蚀-沉积法主要通过微刻蚀及金属沉积制备卷曲管状马达和不对称微米球马达。另外，利用自组装技术，近期在末端带有巯基的纳米聚合物基底上自组装Au、Pt和Fe3O4纳米粒子制备了新型的多功能纳米马达。
结合生物修饰，这些微/纳米马达引起了广泛的兴趣，并逐步用于生物样品的检测及药物运输等领域。例如，结合静电吸附和生物亲和识别，在2008年首次利用Au/Pt纳米线马达实现了聚苯乙烯小球的运输。随后，课题组基于Au/Pt纳米线马达设计了核酸检测方法，通过马达的运动特性实现了DNA浓度的定量分析，开创了微/纳米马达在生物传感领域的应用。然而，由于双金属纳米线马达对环境的要求较高，以氧气气泡为推动力的微米管马达应运而生。该微米管马达具有强的推动力及好的环境适应能力，在生物体系得到了广泛的应用，例如，其已成功用于生物分子的识别、分离和检测及药物的运输。随着研究的推进，近来外场如超声驱动的马达因其良好的组织穿透能力和生物相容性，受到了人们的关注，已用于构建细菌的识别装置。
由于微/纳米马达具有微/纳米级的尺寸和自主的运动性能，以其运动速度、距离等为传感信号，每个微/纳米马达可制备成独立的马达式微型coinglass实时行情，实现对目标分子的在位识别、富集和检测；另外，由于形式多样的可控运动模式，微/纳米马达为发展智能型纳米coinglass IOS提供了可能，在疾病的无创诊断和治疗等方面具有重要的意义。
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