隨著人類對嗅覺識別過程理解的深入以及傳感技術(shù)的發(fā)展，“電子鼻”技術(shù)應(yīng)運而生?！半娮颖恰笔悄M動物嗅覺器官來識別一種或多種氣味分子的氣敏傳感系統(tǒng)，它可以在幾小時、幾天甚至數(shù)月的時間內(nèi)連續(xù)地、實時地監(jiān)測特定區(qū)域的氣味狀況。與傳統(tǒng)的氣味分析技術(shù)，如氣相色譜法，質(zhì)譜法、火焰離子化檢測法等相比，“電子鼻”技術(shù)具有快捷、簡便、經(jīng)濟、客觀、準確等優(yōu)點?！半娮颖恰币蚱洫毺氐墓δ軓V泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)控及公共安全等領(lǐng)域。

　　從生物嗅覺原理出發(fā)進行“電子鼻”的設(shè)計是“電子鼻”技術(shù)研究的發(fā)展方向。“電子鼻”的核心是氣敏傳感器陣列，因此根據(jù)生物嗅覺原理發(fā)展高靈敏度、高可靠性的氣味識別生物傳感器是電子鼻技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

　　在這一領(lǐng)域，納米材料呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)塊體材料截然不同的性質(zhì)，其獨特的性質(zhì)為生物傳感器發(fā)展提供了全新的途徑?；诩{米材料的傳感器具有靈敏度高、特異性好、響應(yīng)迅速等優(yōu)點。目前，基于石墨烯的傳感器需要液相條件下進行目標氣味分子檢測，限制了器件應(yīng)用；基于碳納米管的傳感器采用的碳納米管利用現(xiàn)有合成方法制備，多為金屬和半導(dǎo)體混合納米管，器件性能穩(wěn)定性差；碳納米材料表面的疏水性帶來的納米毒性還會降低生物敏感材料（如蛋白分子）的穩(wěn)定性，對生物傳感器的耐久性影響很大。

　　在此，我們就重點介紹一下一種基于硅納米線的生物氣味傳感器，鑒于硅的化學特性比碳穩(wěn)定得多，這種傳感器還是大有前景的。

　　這種氣味傳感器是一種生物傳感器，以硅納米線為換能器，以昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP為生物敏感元件。昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP，優(yōu)選自岡比亞按蚊（AnopheleGambiae）氣味結(jié)合蛋白OBP。

　　硅納米線表面連接修飾OBP蛋白分子的方法

　　這種生物傳感器，以昆蟲氣味結(jié)合蛋白為生物敏感元件，利用氣味分子與OBP分子的特異性結(jié)合，造成OBP分子構(gòu)象的改變，從而使硅納米線表面的電荷密度發(fā)生變化，通過檢測硅納米線電阻/電流的變化，實現(xiàn)對氣味分子的高靈敏、實時檢測。本技術(shù)所制得的氣味識別生物傳感器重現(xiàn)性好、靈敏度高、易于實現(xiàn)微型化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測。

　　基于硅納米線的氣味識別生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖

　　這種傳感器采用硅納米線作為換能器，其比表面積高，對表面電荷密度改變極為敏感，可實現(xiàn)氣相條件下氣味分子的高靈敏檢測，檢測靈敏度達到ppb量級；工藝過程簡單，可控性強，可與現(xiàn)有半導(dǎo)體工藝完全兼容；成本較低，適于批量生產(chǎn)。并且，本技術(shù)制得的生物傳感器能夠可逆地結(jié)合氣味分子，可重復(fù)使用，節(jié)約成本。