生物技术和医疗器械

生物技术涵盖了从食品生产中微生物的利用，到人造器官发展等广泛的学科。事实上，生物技术应用的早几个领域之一就是生产葡萄酒的过程。一般来说，生物技术可以被定义为基于生物学的技术。利用细胞和生物分子的工艺开发技术和产品，改善我们的生活质量和地球环境。

[表面处理 & 涂层/ 生物材料和医疗器械]

随着医学研究的发展，用植入体替代或支持缺失的生物结构已经成为惯例。

生物材料的表面经常被设计和调整，以调节其物理和化学性质，改善每种应用中生物材料的功能。根据所需的用途和功能，可以由包括钛、不同的塑料，硅酮或磷灰石等多种不同材料制造。

所有材料的共同之处在于它们必须是生物相容的，这通常通过不同的表面处理或添加涂层来实现。我们提供多种仪器帮助您设计、制造、表征和评价生物材料的表面特性和性能。

生物相容涂层的设计和制造

医疗器械通常由直接放置在体内的各种金属制成。 近年来，经常使用不同的涂层来改善医疗装置的生物相容性。 除了基本的生物相容性，其它所需的性质如对各种刺激的响应性、药物传输能力和抗菌品质等，也可以在这些生物材料涂层中进行调整。

聚合物是一类对生物医学和生物学应用的表面涂层都非常有吸引力的材料。 聚合物不仅表现出良好的生物相容性，它们还使药物传输成为可能。聚合物可以容易地进行表面修饰，并且在不再需要时，它们可以随时间降解。 在可用聚合物的范围内，聚电解质多层膜提供了许多可能性来创建具有期望性质的表面涂层，因而被大量应用于生物材料中。 这些涂层也可以被修饰用于释放药物或活性肽。对温度、pH和离子强度的变化具有响应的聚合物刷也很受欢迎。

聚电解质多层膜是通过聚阳离子和聚阴离子的层层组装生成的。 使用浸渍机的层层组装技术不仅被证明是聚电解质沉积的优秀方法，而且还可以将无机颗粒或活性生物分子沉积在生物材料表面，具有涂覆复杂表面的优势。

采用层层组装沉积将羟基磷灰石和TiO 2纳米颗粒固定在聚甲基丙烯酸甲酯PMMA上，建立了一种简单而快速的非热涂层方法（ACS Appl.Mater.and Interfaces 2016,8,35565-35577）。 在另一项研究中，使用层层组装沉积在玻璃基底上沉积厚度为25-70nm的多孔纤维素纳米晶体和聚（乙烯醇）CNC / PVA纳米复合材料膜（ACS Appl. Mater. and Interfaces 2014,6，12674-12683）。

QCM-D技术通常用于监测和表征聚合物刷以及聚电解质多层膜的构建和响应。可以根据吸附速率、膜厚度和刚性等实时表征聚电解质多层膜的逐层构建, 也可以对随后在膜上的相互作用包括交联、溶胀、钙化、药物传输和细胞粘附等进行表征。

生物相容性的表征和评价

由于生物材料与生物环境相结合以替代或改善器官或其他身体功能，生物材料或医疗装置的性能和生物相容性强烈依赖于生物材料表面与其生理环境之间的相互作用。

可以通过接触角测量来研究生物材料的生物相容性以表征细胞在生物材料上的粘附。 小的水接触角和高表面自由能表明材料具有良好的粘附性能。表面粗糙度也会影响生物材料-细胞之间的相互作用。

生物相容性和润湿性也对隐形眼镜的发展起着重要作用，其中舒适镜片需要良好的润湿性。

QSense QCM-D能够根据表面与生理环境之间相互作用的特性评价生物相容性，回答有关蛋白质吸附量、细胞附着于不同材料的程度、表面诱导免疫响应以及如何修改材料的表面以优化其功能等问题。 因此它是探索、表征和优化生物材料特性的有效工具。

多孔钛表面的生物相容性

当在粗糙的生物材料表面上测量接触角时，应考虑表面粗糙度。 钛是骨植入应用中常用的金属。 一定程度的孔隙度对于骨整合是有利的，因此，测量表面粗糙度是生物材料开发中的常规工作。粗糙度校正接触角的测量可以将粗糙度对接触角值的影响分离开。

应用文摘 – 形貌和润湿性对生物相容性的影响

[表面粗糙度和润湿性下载]

隐形眼镜的润湿特性

隐形眼镜的润湿性是透镜在其表面上支持连续和抗破裂泪膜的能力的量度。 具有有限润湿性的透镜不舒服，且视觉性能下降。利用不同类型的涂层来改善镜片的质量。

通过静态和动态接触角测量评价隐形眼镜的润湿性能。 通常使用气泡捕捉法测量，因为它可以模仿眼睛的状况，保持镜片表面上水合的状态。 后退角模拟的是当眼睑打开并且泪膜开始在镜片上破裂时的情况。 另一方面，前进角模拟的是当眼睑闭合并且镜片上的泪膜开始恢复时的情况。

应用文摘下载：“气泡捕捉法研究隐形眼镜”

实时表征蛋白质吸附

当生物材料或医疗器械放置在体内时，蛋白质几乎立即开始吸附到表面。在某些情况下，如整形外科植入体，由于蛋白质可以促进细胞的附着使得植入体有机结合，这种吸附是有益的。 在其他情况下，例如支架，因为某些蛋白质特别是纤维蛋白原的吸附可能引起血小板结合和随后的血栓形成或免疫反应，蛋白质吸附通常是不利的。 蛋白质的构象也可能决定一个表面的活性及其可能伴随的生物学反应。根据具体应用，可以对材料表面进行修饰来促成期望的效果。

QCM-D技术能够实时分析蛋白质在各种表面上的吸附情况。 具体而言，可以分析结合的蛋白质的量以及吸附速率。 也可以从耗散响应中推断出构象信息，特别是当蛋白质具有伸展的形状时。 这有助于筛选新的医疗器械材料和表面修饰，并有助于了解蛋白质的吸附机制。

实时表征细胞粘附和铺展

细胞与生物材料表面的粘附可能是调节其生物相容性和整合的主要因素。 例如，成骨细胞和成纤维细胞的粘附可以促进组织修复和伤口愈合。细胞粘附依赖于表面性质，例如表面能、粗糙度和吸附在表面上的蛋白质。

QCM-D技术提供了一种特别的方式来监测细胞，无论是在初始细胞粘附过程中，还是在细胞铺展过程和实时形态学过程中。 QSense窗口模块可同时进行QCM-D和光学显微镜研究，可将细胞的形态变化和粘弹性特性关联起来。

生物矿化的表征

生物材料在骨结构内的整合或固定是实现成功植入的关键步骤。 植入失败的主要原因之一是生物材料对骨的固定不良。为了增强植入体的固定，磷酸钙（CaP）生物陶瓷涂层被用作植入体和周围组织之间的生物活性界面。 这些涂层可以在聚电解质多层膜上制备，表面经修饰后可诱导CaP的晶体成核和受控生长。该方法具有可应用于复杂形状和多孔材料的优点。

QCM-D可用于实时监测生物矿化的速度和程度，以了解生物矿化机制并调整聚电解质多层膜的功能。

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[Joy教授对生物材料研究的访谈]

[蛋白质在生物材料上的吸附]

[表面处理 & 涂层/制药]

在药物的研究和开发中，存在大量的表面，需要考虑和量身定制其行为和性能，以便在与周围环境的相互作用中获取好的性能。

这种典型的表面是产品的涂层如药物片剂，其性质显著影响药物化合物的递送和释放。 其他一些非常重要的表面是药物在配制、储存和给药阶段接触的那些表面，以及每个表面相互作用可能影响药物稳定性的情况。

药物开发

QSense的纳克级别质量灵敏度为药物发现和开发提供了无限潜力。通过QSense进行的研究活动包括：

各种实验条件下，实时精确监测小分子药物与蛋白质、细胞膜和RNA的相互作用。[1]

蛋白质-蛋白质相互作用[2]

小分子与RNA相互作用时，RNA的结构变化[3]

药物递送

QSense已被证明是一种成本效益高、时间效率高的技术，特别适用于表征脂质纳米颗粒（LNP）及其药物递送特性方面。大量文献证明QSense可以用于：

分析血清蛋白与脂质纳米颗粒（LNP）的结合亲和力[4]

生物分子（如siRNA和mRNA）在LNP上的结合与释放[5]

将LNP递送到目标器官[6]

在无细胞环境中筛选血清蛋白与LNPs的结合亲和力[7]

分析LNPs的表面修饰[8]

脂质与生物活性分子（包括药物、DNA和siRNA）的相互作用[9]

ApoE结合后对脂质成分分布和整体LNP结构的影响[24]

用于存储功能化LNP的纳米孔阵列[25]

提高LNPs核酸载荷递送效率的LNP配方[26]

使用cDNA将微泡固定到支持的脂质双层上[27]

稳定化立方体的嵌段共聚物与生物模拟脂质膜的相互作用[28]

制剂配方开发与优化、生物制药生产、贮存和给药过程中的蛋白质稳定性分析

利用QSense耗散型石英晶体微天平分析评估生物制药配方的稳定性和材料相容性

在生物制药的动态生命周期中，从初始研发创意到患者使用，稳定性和材料兼容性至关重要。在生产、储存和给药过程中生物药品与各种表面的复杂相互作用可能导致意外吸附、浓度降低或蛋白质颗粒形成等挑战。

主动筛查以降低风险

及早发现潜在问题对于避免时间表的干扰和财务损失至关重要。在开发过程中，主动筛查由表面诱导的不稳定性有助于降低后期失败的风险。QSense® QCM-D可以提供对生物制药相互作用的全面分析，提供纳米尺度的分子吸附、脱附和结构变化的深入见解，以快速检测不相容性。

QSense QCM-D作为生物制药成功的早期评估工具的关键能力

分析生物制药与相关表面材料的相互作用
快速评估在生物药品开发早期的生产、储存和给药各个环节中使用的材料对完整配方的影响。

通过主动检测不兼容性来最小化风险
快速测量候选配方在相关表面上的吸附量，并确定减轻不相容性的方法。

实时监测抗体和辅料的吸附情况
了解表面活性剂的作用机制及其作为稳定剂的潜力。

QSense进行配方开发评估

确定不同表面材料上的抗体吸附水平

深入了解材料表面的分子排列

识别哪些表面可能会引起不兼容性问题？

评估辅料对抗体吸附的影响

探索浓度、pH 值、温度、表面材料或表面活性剂类型的变化如何影响吸附水平。

阅读案例

下载白皮，了解有关如何使用QSense耗散型石英晶体微天平技术来降低晚期发现不兼容性的风险等更多信息。

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典型案例包括：

药物与聚合物、玻璃、金属和金属氧化物、硅油等表面的相互作用[10]，[11]，[12]，[13]，[14]，[15]，[16]

辅料在减少药物-蛋白质吸附到表面上的效果[17]

配方条件（浓度、pH值、温度等）的影响； [18]

界面和界面应力在生物制品开发中的影响[19]

*注：多达 200 种芯片，可根据用户要求定制芯片表面

生物材料与人体组织的相互作用

植入体和生物材料在人体内的生物相容性是它们成功发挥作用的关键。QSense提供了在分子层面对植入体表面或生物材料与人体血液和组织相互作用的体外分析。

各种眼部护理配方与黏蛋白/细胞膜表面的相互作用[20]。

生物传感器开发

QSense也被广泛用于蛋白质生物传感器和即时检测传感器等类型传感器的开发中。

蛋白质生物传感器[21]，[22]

即时检测传感器(Point-of-care sensors)[23]

QSense QCM-D是一种表面敏感技术，可在纳米尺度上检测分子-表面的相互作用。它可用于分析吸附、解吸附和表面附着层结构变化等现象。

QSense基于 QCM-D 技术

耗散型石英晶体微天平（QCM-D）是一种实时、表面敏感的技术，可以用于分析表面相互作用现象、薄膜形成和薄膜特性。

探索 QCM-D

QSense Omni 耗散型石英晶体微天平

QSense Omni 是由QCM-D技术的先驱者瑞典百欧林科技有限公司推动研发的最新一代耗散性石英晶体微天平型号，是QCM-D新技术的集大成者。Omni比市面上任何一款QCM的灵敏度都要高，这使它能够量化和监测更小的分子、更快的过程，是研究生物过程非常理想的工具。QSense有超过 200多种芯片表面材料和涂层可供选择，支持模拟真实生物环境和过程，以表征蛋白质吸附速率、薄膜形成、吸附层刚性、钙化、细胞附着等。

QSense Omni 耗散型石英晶体微天平

能够检测芯片表面微小至24 ng/cm2的变化

更快的流体交换（5倍于上代产品），提供更快和更清晰的样品输送

全系列自动化功能，最小化用户依赖性

更简化的工作流程和全新直观的软件界面，使更广泛的用户可以更加容易地使用QCM-D。

QSense优势

直观、自动化的实验台仪器

易于在实验室中实施

蛋白质相互作用的实时数据

充分了解交互过程和机制

所需样品量低至 90μl

从少量样本中获得有价值的结果

几小时内即可获得结果

快速显示最终结果

可预编程的标准脚本

易于设置和重现测量

多种芯片可选

用于生物制药的QSense芯片

QSense芯片使您能够测量多种用于抗体和其他生物药物的生产、储存和给药相关的相关表面材料的相互作用——从金属、玻璃材料到聚合物，例如不锈钢、硼硅酸盐玻璃和生物级聚合物。

QSense PDMS 芯片

PDMS是润滑注射器和类似实验室器具的好选择，在这些器具中，保持存储液体和生物样品的完整性至关重要。此外，其热绝缘和电绝缘特性可保护敏感样品和部件。

发现满足您需求的芯片

芯片是 QCM-D 实验的核心。浏览市场上种类齐全的芯片，找出哪种芯片材料和涂层适合您的研究需求。

用于包衣片制造的润湿性表征

药片上的涂层有多种用途。 涂层用于掩盖口味或气味、保护药物免受胃酸环境的侵蚀或保护胃内膜免受侵袭性药物的侵害。也可以设计涂层以控制药物的释放特征。 无论出于何种原因，涂层被应用于片剂核心，并且成功的前提之一是涂层与片剂的良好粘附性。

为确保良好的粘附性，涂层制剂应铺展在片剂表面上。 如果有一些渗透到片剂的孔隙中，粘合力会增强。 可以通过接触角和表面自由能测量来评估涂层制剂在片剂表面上的铺展。 由于表面孔隙度也起作用，结合表面粗糙度测量和确定粗糙度校正的接触角可以给这个问题提供更多的了解。

在某些情况下，由于会改变润湿性质，所以无法将药物压缩成片剂形式。 Washburn法因此经常用于确定药物化合物的接触角。 Washburn法也被用于研究干法聚合物涂层等工艺中的润湿性，其中聚合物粉末与不同添加剂的接触角是令人感兴趣的。

药物化合物的接触角测量

制药工业通常使用不同的粉末作为药物化合物，因此了解粉末的润湿行为对制药工业非常重要。

粉末的润湿性可以采用Sigma 700/701用Washburn方法来测量。 在Washburn法中，根据粉末与液体接触时重量随时间的增加计算得到接触角。

参考文献

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[生物界面 / 生物膜]

你在探索基于脂质结构的世界吗?

基于脂质结构的生物膜和脂质体等被广泛应用于多个领域的研究。例如，在新的生物传感器系统的设计和开发、生物材料涂层和药物输送系统中，这些结构作为惰性表面、生物相容性的表面、细胞膜模仿或运输载体等应用。

在生物膜的研究中，有两种方法可以被利用。可以在空气-水界面上形成一个漂浮的生物膜模型结构，使您能够模拟细胞环境的特性和条件。

另一种方法是在固体基底上形成支撑的生物膜或脂基结构。支持的脂质双层是脂质层沉积在表面上，并由预先确定的脂质比率组成，可能被标记为不同的分子或嵌入膜蛋白。这些薄膜可以帮助了解生物过程，并作为生物材料制备的关键因素。它们还可以参与更复杂的结构，如生物传感器设计以及与各种生物或合成分子如配体、DNA、纳米粒子、聚合物或其他脂质结构的相互作用。

在纳米药物的设计和开发中，以脂质为基础的纳米结构可以作为药物运输的血管和靶向性载体。将感兴趣的药物嵌入囊泡或胶束结构中，适合特定的环境条件，在稳定和减少毒性、延长循环时间、控制释放率和改善组织靶向等方面加强药物保护。

漂浮生物膜模型

大多数生物化学反应发生在细胞膜周围或细胞内的磷脂双层膜。细胞膜会影响蛋白质的折叠，并产生特定的会发生反应的微环境。要了解和模拟实际的生物系统，必须在模拟自然条件的环境中研究这些相互作用。膜磷脂的朗格缪尔单分子膜已被证实是很好的生物膜模型系统。

朗格缪尔单层磷脂膜类似于半生物膜，可用作模型细胞膜，并已被文献证实是生物系统的优秀模型。在自由漂浮的单分子层中，分子的扩散和动力学接近于它们在实际系统中的作用。在自然界中，大多数生物化学反应发生在生物膜界面，自由漂浮的模型膜允许分子的自然扩散和迁移。为了研究细胞生物膜，Langmuir膜分析仪可以与除了Langmuir膜天平之外的各种传感器和仪器相结合。其他的研究技术包括PM-IRRAS、BAM、SPOT、荧光显微镜和传统的显微镜，这使得在单分子层中研究分子的相互作用、分子定位、堆积和微区形成成为可能。

模拟肺表面活性剂的行为

肺表面活性剂覆盖肺的肺泡，在使呼吸变得更容易的过程中起着至关重要的作用。在吸入过程中，表面活性剂使组织的表面张力降低了约15倍，使肺泡膨胀更容易。在呼气时，肺泡的表面积减少使表面活性剂更集中于表面。在呼气结束时产生接近零的表面张力，这可以防止肺泡塌缩。

二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)是一种存在于肺泡表面的磷脂。DPPC的高度有序固相在呼气时维持在肺泡的近零表面张力。为了模拟肺泡中实际的表面活性剂行为，需要在近零表面张力下进行测量。研究表明，KSV NIMA Langmuir缎带滑障膜分析仪可以用来测量DPPC的近零表面张力。

应用文摘:使用缎带滑障膜分析仪达到高的单分子层表面压：近零表面张力时的肺表面活性剂

支撑脂质结构的构建

Langmuir- blodgett (LB)和Langmuir- Schaefer (LS)浸渍是两种不同脂质组成的磷脂双层磷脂的制备方法。结合LB和LS方法，也可以创建一个脂质组成不对称磷脂双分子层。例如，可以制备一些生物化学传感器用于表面等离子体共振光谱、石英晶体微平衡测量和x射线光电子能谱。第三种方法是在QCM-D设置中，通过囊泡破裂和融合，直接在表面上制备支撑的磷脂双层。

支撑生物膜-制备和表征

不管我们是在处理支撑的生物膜、脂质体还是其他基于脂质的结构，都能够使用QSense QCM-D在表面上对相关吸收和释放过程进行表征和验证，这对理解、调整和优化基于脂质的系统非常重要。例如，可以在表面监测支撑脂膜的形成动力学，并评估形成的双层膜的质量。也可以监测随后与脂质膜的相互作用，如对膜结合分子的摄取或结合，或对其缺陷部分的验证。在纳米医学的背景下，可以表征以脂质为基础的纳米结构的吸收、传递和释放过程，并且可以作为靶向药物传递的血管。

[生物界面 / 生物分子相互作用]

生物分子相互作用的分析是许多学科领域的焦点，从生物化学和生物技术到医药科学。是基础科学和应用研究和开发的焦点，生物分子相互作用研究的目标是从纯粹地获得知识和理解生物系统和功能，到使用获得的知识应用于设计药物、仿生传感器以及提高我们的生活质量的技术。

对生物分子相互作用的基本理解

例如，在基础和应用研究中，对脂类蛋白和蛋白-配体相互作用机制的基本认识是一个目标，在这些研究中，这些系统被研究和表征得到生物分子相互作用过程。

QSense QCM-D是一种实时检测和监测生物分子相互作用的方法，如结合和相互作用动力学以及分子层的结构变化。该方法已被用于提高对目标相互作用机制和配体结构变化的理解。它也被用于探索分子的行为和疾病的起因，如蛋白质折叠紊乱，多肽聚集成长而细的纤维、淀粉样结构等。

由于自然界中大多数的生物化学反应发生在由磷脂双层膜或细胞内的细胞膜上，膜会影响蛋白质的折叠，并创造出反应发生的特定微环境。要了解和模拟实际的生物系统，必须在模拟自然条件的环境中研究这些相互作用。膜磷脂的朗缪尔单分子膜已被证实为生物膜的优良模型系统。在药物探索发现中，药物通过细胞壁渗透到细胞以及药物与细胞膜的反应是药物传递的重要因素。这些可以通过研究药物与漂浮生物膜模型的相互作用来评估。在食品工业中，过敏性蛋白的去除是非常重要的，通过分子水平的研究可以获得更深入的理解。

应用文摘:生物分子在细胞膜模型中的相互作用。

应用研究与开发中的生物分子相互作用分析

一旦建立了生物分子相互作用行为领域的知识，就有可能使用这些新信息。在应用科学中，例如在药物探索、纳米毒理学或生物传感器的设计中，生物分子的相互作用是关键，而这些知识可以用来确定新化合物的目标，并检测潜在的新候选药物。

在此背景下，QSense QCM-D被用于分析蛋白和蛋白与DNA的相互作用以及检测抗体-抗原的相互作用。QCM-D对于小分子结合蛋白质后的三级结构的构象变化非常灵敏，可用于设计、验证和优化药物化合物。例如，研究淀粉样生长抑制剂的影响，研究核酸受体的构象影响和筛选化合物与细胞的相互作用和蛋白质药物靶点。

生物分子相互作用的知识也可以用来设计生物传感器和检测系统，在那里生物行为被模仿和使用，例如检测和诊断疾病。

纳米颗粒的毒性

纳米粒子(NP)现在被应用于许多不同的行业，包括化妆品、油漆和涂料。因此，对纳米颗粒的毒性进行了深入研究。由于其巨大的比表面积，吸入的纳米颗粒可以诱导呼吸系统的肺部炎症和不良免疫反应。

Langmuir膜分析仪为研究纳米颗粒对脂质膜的影响提供了一种好的工具。研究了1wt %羟基磷灰石纳米颗粒对天然肺表面活性剂(Infasurf)的等温压缩曲线的影响。在与纳米颗粒接触后，左侧的等温压缩曲线有明显的时间依赖性转移，这表明了表面活性剂的抑制作用。

ACS Nano 2011, 5(8)， 6410-6416。2011美国化学学会版权所有。（经许可）

[功能表面 / 传感器]

生活在当今社会，信息和可预测性受到高度重视，我们围绕着大量的传感器来探测、探测和测量周围环境的各个方面。每天收集的信息量非常大，温度、气压、光照强度或有毒物质只是其中的一些例子。

有时收集的数据仅仅是给我们提供信息和生活便利性，例如给我们一个信息，以便我们决定外出时是否带一件额外的毛衣。但它也可以用作决定是否需要调节和控制，例如验证压力值是否保持在预设的最大值和最小值内。每种传感器类型都基于特定的检测方法，可以监控感兴趣的参数。

生物传感器是传感器的一个子类。生物传感器利用自然界设计的生物识别系统来进行检测，如与受体结合的目标物。然后这些信息被转换并收集读数。基于导电聚合物的传感器由于其高的应用潜力而正被深入研究。Langmuir-Blodgett技术能够生产高度组装的可控厚度薄膜，因此也已被用于传感器应用中，。这些传感器已被用于气体传感器以及溶液中痕量抗生素的检测。不同的检测手段从光学检测到电导率测量都在被应用。

QSense QCM-D作为声学生物传感器

生物传感器应用于许多领域，如医疗应用、食品工业和国防。除生物识别元件外，生物传感器还包含两个部分：可以检测生物识别的传感器以及可解释的信号读出。传感器可以基于不同的原理。一种常见的传感器原理是声学传感如石英晶体微量天平（QCM）。基于压电原理进行检测的QCM技术是生物传感中的一种方法，并且在生物传感器开发和应用中已经使用了几十年。

正如这篇广为流传且详细的声学生物传感器综述所详述的，生物传感器的生物检测系统可以根据抗体、蛋白质、DNA、细胞、脂质结构、碳水化合物和纳米颗粒等进行设计及构建相关模块。构建模块和识别组件的范围从小到大，能够检测从重金属离子和DNA杂交到细胞附着、增殖和生长以及细胞对外部刺激的响应。潜在的检测系统范围非常广泛，并且在不断探索传感器界面处理策略来提高其灵敏度和选择性。

导电聚合物基传感器

随着小型化设备越来越受到重视，新开发的纳米材料可以进一步发展这一领域。许多这类材料的制备不能用传统的微制造方法，而是使用一些新兴的技术。

导电聚合物如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其衍生物已被用作气体传感器的活性层以及用于固定化酶生物传感器的制作。由导电聚合物制成的传感器具有许多优秀的特性，例如高灵敏度和短响应时间。导电聚合物也容易合成，并且它们具有良好的机械性能。LB膜分析仪可用于制备较大面积的高度可控导电聚合物薄膜。

[功能表面 / 生物功能材料]

在整个人类历史中，人们都在试图替换或修复受损或患病的身体部位以修复和恢复其功能。 通常，人们根据可用性来选择植入材料；近代历史，随着生物相容性概念的提出以及相关研究的深入，生物相容性也作为重要的选择指标之一，而我们可能正处于看到新模式和下一代生物材料的曙光之际。

历史早的修复和替换身体部位的记录可以追溯到几千年前1。那时，生物相容性或灭菌的概念尚未提出。纵观人类历史，用作身体部位替代品的材料在在各个时期都有所不同。 从玛雅时期的海贝壳到第二次世界大战后英雄时代的聚合物、金属和陶瓷等现成材料，再到根据生物相容性设计的现代工程材料，例如有机硅、水凝胶和羟基磷灰石等。现在下一代生物材料也正在开发中。新一代材料不仅拥有良好的生物相容性，同时也具有一定的功能性。这些材料可以调整和用于控制生理环境并具有诱导响应性如组织修复。

超分子和生物活性材料

成功整合肌体的植入物可以通过复制缺失组织的结构来有效地修复缺失的身体部位。但即使植入物材料被人体相容，仍然存在出现长期并发症和组织功能永远丧失的可能性。可以预见的是，生物活性涂层通过诱导组织再生和修复反应等相互作用可以恢复身体功能，这方面的工作已经在进行中。这些生物功能材料被设计成刺激响应的超分子纳米结构，通常，这些材料是聚合物、合成膜或其他纳米级组装体，通过嵌入生物分子如蛋白质、肽或药物进行功能化。这些材料的功能具有响应性和可预测性，设计目的是旨在感知和响应周围的生理环境，可提供一个控制良好的表面。这些超分子体系和材料不仅可用作组织工程和再生医学中的植入涂层，而且还可用作刺激响应性药物递送和免疫学的药物载体。

超分子生物活性材料的设计和表征

这些超分子纳米结构具有应用于材料特性的修饰和调整的潜力，有望确实解决当前的一些生物医学挑战，并且可能确立下一代生物材料的地位。

然而，为了以受控的方式设计这些生物活性材料，需要了解纳米级组件的组装过程，并且表征不同环境条件下的材料性质。采用QSense技术，可以实时监测材料的组装情况，并可表征不同盐浓度、温度、pH值和类似的环境参数对材料结构的动态影响。该技术还能够评估例如细胞粘附和铺展性质等的功能效应。

参考文献

生物材料科学，第3版。 医学材料简介

编辑：Buddy Ratner . Allan Hoffman. Frederick Schoen. Jack Lemons, 2012