Наноматериалы для биосенсорных систем: обзор

Биосенсорное устройство определяется его биологической или биомиметической рецепторной единицей, обладающей специфичностью к соответствующим аналитам. Часто аналиты имеют биологическое происхождение: например, это ДНК бактерий или вирусов либо белки, образующиеся в иммунной системе (антитела, антигены) инфицированных или контаминированных организмов. Аналитами также могут быть простые молекулы, такие как глюкоза, или загрязнители, если доступна биологическая рецепторная единица с соответствующей специфичностью. Одна из многочисленных задач при разработке биосенсоров — эффективная регистрация сигнала, возникающего при биологическом распознавании (трансдукция). Преобразователи сигнала переводят взаимодействие аналита с биологическим элементом в электрохимический, электрохемилюминесцентный, магнитный, гравиметрический или оптический сигнал. Для повышения чувствительности и снижения предела обнаружения вплоть до уровня отдельных молекул наноматериалы представляют собой перспективный вариант благодаря возможности иммобилизовать большее количество биорецепторных единиц в меньших объемах и даже использовать сами наноматериалы в качестве элементов преобразования сигнала. Среди таких наноматериалов активно изучаются наночастицы золота, полупроводниковые квантовые точки, полимерные наночастицы, углеродные нанотрубки, нан алмазы и графен. В связи с быстрым развитием этой области в настоящем обзоре, не претендующем на полноту, обобщены преимущества наноматериалов с акцентом на нанообъекты, обладающие дополнительными полезными свойствами, помимо «просто» увеличенной площади поверхности.