生物传感器是一种能够用于检测被分析物的分析仪器，即将生物成分和物理化学检测器结合在一起，由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统，其目的就在于把待分析物种类、浓度等性质通过一系列的反应转变为容易被人们接受的量化数据，便于分析。
生物传感技术具有操作简单、响应迅速、选择性好以及成本低等优点，因而在生物分析检测和医药领域受到了极大的重视，并成为生物技术领域的研究前沿。近年来随着科技的飞速发展，人们对自然的认知已经从宏观世界发展到微观世界乃至纳米尺度的级别。
纳米材料因其独特的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等性质，表现出了不同于该物质在宏观状态时的光、电、磁等性能。并且纳米传感平台通过结合纳米材料自身的性质及生物分子在其表面的修饰而构建起来，并广泛应用于临床诊断、食品安全以及环境监测等多个领域，极大地推动了生命科学以及医学诊断等领域的发展。
活体内生物标志物的实时检测对于表征生物体内的生理机制和病理过程至关重要。将纳米技术引入生物传感器领域后，不仅提高了生物传感器的检测性能，而且还促发了新型生物传感器的诞生。纳米生物传感器利用纳米材料实现了传感器的超微化。纳米技术的介入为生物传感器的发展提供了无穷的想象。
然而，目前的针尖式微电极和分子影像方法等主流策略分别需要将几十到几百微米的针尖插入到活体内部或者被动依赖成像探针的随机分布，分别存在着高侵入性和空间分辨率不足、以及缺乏主动操控的问题。近段时间，暨南大学纳米光子学研究院教授郑先创、副教授刘晓帅等在基于光操控的生物传感研究领域取得重要进展。
研究人员将分时复用的扫描光镊技术和受激响应的上转换荧光探测技术相结合，利用聚焦高斯光束作为虚拟操控手柄，以合成的纳米荧光探针作为微纳传感探头，提出并开发了一种可用于活体血管内多种生物标志物实时探测和定量分析的光控虚拟式微传感器。利用所构建的虚拟式微传感器，他们在斑马鱼血栓模型上成功实现了对生物标志物的表达水平和异质性分布的实时检测，并且综合评估了抗血栓药物的治疗效果，为研究血栓的发生发展机制和抗血栓药物的疗效评估提供了有力工具。
这种基于光学操控和荧光激发构建的光控虚拟式微传感器可以实现不同病灶处特定生物标志物的非侵入性、高时空精度、可编程、多功能的定量检测，就如同一盏在血管内可以照亮病灶的“纳米灯笼”。该项研究有望为活体内生物标志物的实时探测提供一种新方法，在多种疾病的机制研究和药物研发等领域具有潜在的应用前景。
生物传感不断随之发展，得益于生命科学、物理学、化学、材料科学和信息技术等多个学科交叉融合。时至今日，要满足大健康发展的需求，生物传感研究还存在着一系列的挑战。在新时期，合成生物学、人工智能、纳米技术、大数据等新兴学科领域的发展与融合，将可能产生新思想、新原理和新方法，促进生物传感技术难题的解决，并提升生物传感性能、赋予其新的功能和特性。
(资料参考来源：中国科学报)
