技術優點和局限性
優點:
1.靈敏度高:可以高精度地檢測螢光猝滅、FRET、電性改變等現象,可以檢測皮摩爾甚至飛摩爾等級的生物分子,為疾病的早期診斷、微量檢測提供支持。
2.動態偵測範圍寬:發光性質易於調控,對不同濃度目標物質的反應呈線性,能在很寬的濃度範圍內準確測定含量,滿足環境污染物等不同濃度的檢測需求。
3.穩定性和重現性佳:具有良好的化學和光穩定性,受環境因素影響較小,製備製程可控,批次間性能相似,可靠性高。
4.便捷功能化與整合:表面易於修飾,能特異性辨識目標物質,可與多種材料和裝置集成為小型、多功能的感測器系統,方便實現現場快速檢測和高通量分析。
缺點:
1.製備成本及品質一致性:製備過程複雜,成本較高,限制了大規模應用;不同的量子點尺寸及性能存在差異,影響感測器性能的穩定性與可靠性,需要優化製程、提高品質控制。
2.生物安全性值得懷疑:作為奈米材料,其生物毒性和環境影響研究不足,可能幹擾體內生理過程,應用時需進行安全性評估
3.技術融合挑戰:與其他技術融合存在相容性問題,如與現有設備和系統融合時存在匹配、資料傳輸、處理協同等問題,需要開發相容的介面和整合技術。
科技發展趨勢
效能優化:
1.提高靈敏度和選擇性:設計高效的量子點結構,優化表面修飾策略,增強與目標物質相互作用的特異性,開發新的複合材料,實現複雜樣品中多目標物質的同時高靈敏度檢測。
2.擴大檢測範圍:探索在污染物、稀有生物標記檢測等領域的應用,將檢測範圍從常見參數拓展到複雜的生物和環境指標。
應用程式擴充:
1.在生物醫學領域的深度應用:疾病診斷向早期預警、精準診斷、個人化治療發展,結合人工智慧、大數據,實現疾病的篩檢、分類、預後評估等;在藥物研發中,即時監測藥物在體內的代謝,並優化設計和給藥。
2.物聯網與智慧感知:廣泛應用於智慧家庭、智慧城市等領域,即時監控環境參數、設備狀態,實現智慧控制,如智慧樓宇中對室內環境進行監測,並自動調節系統。
技術融合創新
與奈米整合:發展量子點奈米線、奈米陣列等新型結構,利用奈米技術實現精密組裝與集成,建構高性能奈米感測系統。
與人工智慧融合:利用人工智慧演算法深度分析
感應器 數據,實現檢測結果的智慧解釋、故障診斷和分析,透過機器學習優化感測器設計和檢測流程,提高智慧化程度和檢測效率。