近年来,纳米技术的发展带来了各种新型纳米材料的出现,这些材料在多个领域展示了广阔的应用前景。特别是分子印迹聚合物(MIPs)和碳量子点(CDs)的结合,使得荧光传感器的性能得到了显著提升。基于MIP/CDs的荧光传感器因其高选择性和灵敏度,在检测蛋白质和其他大分子方面表现出色。本文将探讨基于MIP/CDs-FL传感器的微器件的合成、应用和未来发展方向。
MIPs作为人工受体在荧光检测中具有显著优势。Lv等人采用一锅法制备了磁性碳点(M-CDs),并以多巴胺为功能单体,成功实现了对牛血红蛋白(BHb)的荧光识别。尽管M-CDs@MIPs和M-CDs@NIPs均具有粗糙的表面,但M-CDs@NIPs看起来更致密,且仅在M-CDs@MIPs中表现出更大尺寸的孔隙。这是由于聚多巴胺层提供了结合位点,包括聚合过程中的背景位点和模板位点。洗脱模板BHb后,较大尺寸的孔隙在M-CDs@MIPs中离开。荧光强度在0.05–16.0 μM范围内线性下降,LOD为17.3 nM,回收率为99.0–104.0%。这表明M-CDs@MIPs在检测蛋白质方面具有高灵敏度和高选择性。
此外,MIPs/CDs接枝纸基传感器在食品安全检测中也表现出了优异的性能。例如,针对3-一氯丙烷-1,2-二醇(3-MCPD)的检测,研究人员通过在H2O2中孵育活化的OH基团,以及通过水热法制备的具有氨基的CD,合成了MIPs/CDs接枝纸基传感器。该传感器具有较高的吸附量(68.97 mg/g)和优异的选择性(印迹因子= 4.5),检测限为0.6 ng/mL。这种纸基设备不仅成本低廉、便于操作,还具有高灵敏度和高选择性,为食品安全检测提供了新的平台。
在环境监测方面,基于MIP/CDs的荧光传感器也展示了广阔的应用前景。针对3-硝基苯酚(3-NP)的检测,研究人员使用仿生分子印迹聚合物作为受体,绿色发射碳点(BMIP@CDs)作为信号传感器,成功实现了高灵敏度检测。BMIP@CDs的荧光信号在0.050–1.85μM的动态范围内猝灭,LOD为17 nM。这种传感器不仅比一些传统的HPLC技术具有更高的灵敏度,还具有更好的生物相容性和稳定性。
此外,基于MIP/CDs的荧光传感器在癌症生物标志物的检测中也显示出巨大的潜力。研究人员利用碳纳米点(CDs)与MIPs耦合作为生物相容性光学成像工具,用于探测癌症生物标志物。CDs具有稳定的发光效果,不会闪烁,并且具有更高的光稳定性。这使得它们在生物医学成像中具有重要应用。通过准确控制CDs的表面修饰、形状、大小和形态,研究人员成功实现了对透明质酸(GlcA)的生物标记和生物成像。这种方法不仅提高了癌症生物标志物的检测灵敏度,还为癌症的早期诊断提供了新的可能。
然而,尽管基于MIP/CDs的荧光传感器在多个领域展示了广阔的应用前景,仍然面临一些挑战。首先,荧光传感器在选择性和灵敏度方面仍有待提高。未来的研究应致力于优化MIPs和CDs的合成工艺,改进荧光检测方法,以进一步提升探头的性能。其次,传感器的可重复使用性和环境友好性也是未来研究的重点。采用绿色化学方法,开发具有经济优势的可重复使用设备,不仅有助于减少环境污染,还可以降低成本,提升传感器的可持续性和实用性。
总之,纳米材料在荧光传感器中的应用展示了广阔的前景,但也面临诸多挑战。通过不断的研究和创新,我们有望克服这些困难,推动基于MIP/CDs的荧光传感器在更多领域实现广泛应用。这不仅将提升我们的检测能力,还将为环境保护和生物医学研究带来新的希望。未来的研究应继续关注碳量子点的表面修饰、形状控制和光学性能优化,同时探索更多绿色、经济的方法,开发出更加高效和环保的传感器。