2. 生命科学的飞速发展对分析化学提出了大量新的 课题，目前集中在多肽、蛋白质、核酸等生物大 分子分析，生物药物分析，超痕量、超微量生物 活性物质分析，甚至微生物分析等。因此，生物 化学分析已成为现代分析化学发展的最重要的前 沿领域之一。 为了适应这种形势的要求，众多分析化学工作者 正在不断努力开创新的方法和技术。纳米粒子的 应用就是其中的一个重要代表。

3. 荧光分析法常用于临床测定生物样品中某些成分 的含量，其中以核糖核酸和脱氧核糖核酸的测定 更为重要。该方法中最常利用各种荧光探针。 应用最为普遍的荧光探针是有机染料，但在大多 数情况下，由于它们的激发光谱都较窄，所以很 难同时激发多种组分，而且分布不对称利用纳米 粒子作为生物荧光探针就能较好的解决这些问题。 与传统的荧光探针相比，纳米晶体的激发光谱宽， 且连续分布，而发射光谱呈对称分布且宽度窄颜 色可调，即不同大小的纳米晶体能被单一波长的 光激发而发出不同颜色的光，并且光化学稳定性 高，不易光解。

4. 目前有 3 种类型的纳米粒子可做为荧光记： （ 1 ）具有光学活性的金属纳米粒子 （ 2 ）荧光纳米球乳液（已商品化） （ 3 ）发光量子点（由 Alivisato 和 Nie 等开 发）。考虑到纳米粒子的优良光谱特征和光 化学稳定性，以下综述了这 3 种纳米粒子在 生物分析中的应用及其发展前景。

5. 金属纳米粒子在生物分析中的应用 最近 Elghanian 等提出了一种高选择性的检测聚核苷酸的比 色方法。他们以巯基烷烃聚核苷酸修饰的金属纳米粒子为 受体。杂交后，聚核苷酸探针不仅按特定顺序与目标聚核 苷酸结合，而且形成一个聚合网络，每一个受体单元都连 接着多个较短的双螺旋片断。 随着杂交的进行，体系的颜色将随纳米粒子光学性质的改 变而变化，因为纳米粒子的光学性质部分依赖于它们在聚 合网络中的距离，此距离远大于粒子的平均直径时显红色， 大致相等时，显蓝色。 这种变化是由金属纳米粒的表面等离子体共振引起的。杂 交能使粒子间距离缩短，产生相应的颜色变化，并形成纳 米粒子聚集体。因此，可由颜色的变化来判断是否发生了 杂交。

6. 同时他们还发现标记了 DNA 的金纳米粒子不论是在高温 （ 80 ℃），还是在浓度较高的盐溶液（ 0.1mol/L 的 NaCl 溶液）中放置好几天都很稳定。这主要是由于金纳米粒 子表面连结的 DNA 阻止了它们的相互结合。而这对于 杂交非常重要，因为 DNA 的杂交需要在浓度较高的盐溶 液中进行。 实验发现，杂交前溶液呈红色，杂交后呈紫红色（或紫 色），干燥后，呈蓝色。若未发生杂交，或温度超过了 热分解温度，则呈粉红色。而且根据热分解温度附近杂 交体系颜色的变化，可辨别是完全匹配还是不完全匹配。 此方法能检测超痕量（ 10fmol 即 10-14mol ）的寡核苷酸， 因而可以广泛应用于高分辨的核酸检测 系统的设计，并且以其仪器费用低，操作简便， 特别适合于小型实验室。

7. 荧光纳米球乳液在生物分析中的应用 单个的染料分子不同，乳液中每一个荧光纳米粒 子（或称纳米球）都包含了约 100-200 个分子， 而每个子又都含有受外界环境保护的发色基团。 乳液的保护作用在于隔开各个发色基团（由于各 种发色基团中一般含有环状共轭结构，如不加隔 离，往往会产生 π-π 叠加，从而使峰变宽，并发 生红移）。 这些荧光纳米粒子不易分解，且发出 的荧光亮而稳定（无闪烁现象）。

8. Taylor 等用纳米球标 记的蛋白质来测定拉 直的单个 DNA 分子 的特定顺序。 EcoRI 酶能通过 12 个 氢键识别双螺旋 DNA 分子的特定顺序 GAATTC ，它能与 20nm 大小的荧光纳 米球通过酰胺键结合。 EcoRI 酶分子与一个 20nm 大小的 荧光纳米粒子以共价键结合

9. 将此结合体与 λ-DNA （有 5 个可结合位置）反应，再 把反应后的 DNA 分子利用流体力学原理拉直，固定 在涂有多熔素的璃载片上。实验中发现，经荧光纳米 球标记的 EcoRI 酶能识别和分裂单个 λ-DNA 分子。用 多色荧光显微镜能看到绿色的（ 530 nm ）单个 DNA 分子和黄橙色（ 580-620nm ）的纳米球。这样，通过 荧光图像就能揭示所连接的纳米球的位置。实验结果 表明，同一 DN A 分子上的多个特定顺序能被同时测 定。 与生物体结合的纳米粒子非常有利于对单个 DNA 分子上的蛋白质和酶作实时观察和动力学研究。

10. 发光量子点在生物分析中的应用 近年来，纳米晶体在免疫生物 学和临床检验学等研究中的潜 在应用价值已引起了科学工作 者的极大关注。量子点（简称 QD ）是其中的一种，它是由半 导体材料制成的稳定的、溶于 水的、尺寸在 2-20nm 之间的纳 米晶体（见图） 许多半导体量子点（纳米晶体） 能够发出激光诱导荧光，荧光 的颜色（荧光谱峰位置）则由 量子点的物理尺度所控制。 在此不做详细介绍

11. 纳米粒子在生物标记中的发展为大量多色实验 和诊断学带来了新的机会，其所具有的光学可 调谐特点使它们可直接用作探针或作为传统探 针的敏化剂。 当然将纳米粒子作为生物荧光标记物还存在着 一些问题，如稳定的、发光效率高的纳米粒子 的制备条件较为苛刻，其生物可相容性、大分 子可接近性还有待于进一步提高。 总之，纳米粒子在生物化学中的应用是一个方 兴未艾和值得引起高度重视的新领域。