文丨怪兽瞎蹦跶
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编辑丨怪兽瞎蹦跶
当前在用于多种分析物检测的传感装置的开发中，纳米粒子的使用受到限制，因为它们不能用单一类型的纳米粒子检测几种分析物。
“杰纳斯粒子”是指已经被分成多个部分或隔室的微米或纳米级粒子，每个部分或隔室都具有一套独特的化学或物理性质，从而产生具有独特品质的多功能粒子。杰纳斯粒子还具有在单个粒子中同时执行多种功能的能力，而不会受到相邻部分的干扰。
纳米技术是一个蓬勃发展的领域，为制造更高质量和增强性能的材料提供了广阔的空间。这些性能包括高表面积与体积比、小尺寸、易于功能等。由于这些特性，纳米粒子已经被用于各种领域，如药物输送，感应等等。
当前世界已经开发出了各种使用纳米颗粒的传感平台，用于在诊断中检测不同的分析物，环境，食品行业等。
基于纳米粒子的传感器提供了一个充满希望的未来，因为它具有增强的灵敏度、机械、光学、电学特性、快速检测，从而增加了当前生物传感器的使用范围。将生物传感器的尺寸缩减到微米或纳米范围可以产生更好的信噪比。
但除了这些优点外，基于纳米粒子的传感器也有几个缺点。这些包括当纳米粒子没有被固定在表面上时，纳米粒子聚集的可能性、用于多分析物感测的多功能性、环境友好性。例如氧化铈纳米粒子，就容易对活性氧反应敏感，这为它们在体内生物分子检测中的应用设置了障碍。
尽管许多宏观、微观和纳米各向同性粒子在生物领域的发展中发挥了至关重要的作用，但杰纳斯粒子由于其多功能性，在单个粒子中累积了多种相反的性质，在该领域中获得了不可替代的地位。
杰纳斯粒子的这些特性与纳米技术相结合，有助于检测多种分析物，而不会通过单个粒子的不同部分产生干扰。
杰纳斯粒子是纳米尺度或微米尺度范围内的一组独特的胶体粒子，可以探索其各种应用，并产生丰富的成果。这些粒子受到罗马神亚努斯拥有两张脸的启发，他的每张都朝向相反的方向，因此也有着“双面神粒子”的称号。
杰纳斯粒子具有独特的特性，通过单个粒子内的不同区域表现出两种不同的性质。
卡萨格兰德在1988年展示了一种玻璃珠的配方，这种玻璃珠带有一个附着在疏水半球上的亲水半球，后来被命名为“杰纳斯珠”。“杰纳斯粒子”这个术语是皮埃尔·吉勒·德·热纳在他的诺贝尔奖演讲中引入的。
这些粒子表现出不对称性，也就是杰纳斯平衡，这意味着分配给每个粒子碎片的特定区域，可以从两个半球到极小的分散部分变化。杰纳斯平衡值的计算，对于描绘合成高效和稳定的杰纳斯粒子的最佳几何形状至关重要。
杰纳斯粒子在自然界中也有一个类似物，许多真菌具有疏水蛋白，其结构具有八个半胱氨酸残基的特征性序列，在其一级序列中具有保守的间隔，它们表现出疏水性和亲水性两个部分。
由于杰纳斯粒子具有新颖的特性、多功能的性质以及在不同长度尺度的超结构中的异常聚集行为，因此杰纳斯粒子在许多领域如生物化学、医学、物理学、材料科学、药物递送等方面得到了应用。
正确利用杰纳斯粒子的协同效应，它们的特性可用于有价值的研究和工业用设备的设计。但它们的非中心对称特性使它们的合成成为一项艰巨的任务，这导致了杰纳斯纳米粒子的低产量，从而减少了对这些粒子进行的研究，进一步导致了它们的开发受阻。
尽管如此最近的技术和新的合成方法也已经为它们的扩大生产提供了优势，使得杰纳斯纳米颗粒适用于一系列应用。包括光学可切换装置、光学探针、自推进颗粒、催化剂、乳化剂、环境监测、致病微生物的分析等。
粒子或物质的光学性质描述了该粒子或物质与光的相互作用，随着金属纳米粒子的新研究和实验的出现，当前利用金属纳米粒子、金属性杰纳斯粒子和纳米粒子聚集体的光学特性进行生物传感的势头越来越大。
基于杰纳斯颗粒的光学生物传感器为解决难题提供了有效的解决方案，称为MagMOONs的非球面磁调制光学纳米探针，是杰纳斯粒子经历旋转扩散，发射闪烁信号所制成的。
这些卫星提供了一个独特的和可区分的信号，允许方便的生物传感，因为闪烁的探针信号可以很容易地从未调制的背景中区分出来。这使得尽管存在自发荧光和其他背景噪声，也能简单而灵敏地检测低分析物浓度。
卫星可以通过拓宽所用染料的范围和这些过程工作的实验条件，进一步为生物传感技术提供灵活性。由于内部反射和自吸收，这些粒子还能够吸收和发射不同方向的不同光通量。
MagMOONs能够通过提高信噪比来升级各种生物医学过程，如免疫测定、细胞内化学传感器、细胞标记或标签以及蛋白质折叠研究。
由于杰纳斯纳米粒子有两个不同的面，它们与光的相互作用也不同。这些粒子显示出具有单一激发波长的双重发射特性。这些特性还依赖于环境条件，最典型的例子就是检测pH值，所以杰纳斯纳米粒子可用于开发pH值传感器。
杰纳斯纳米粒子的光学性质取决于光与纳米粒子每个面的相互作用，从而提供独特的光学性质。
在特定条件下的光吸收和发射，导致闪烁效果，这种效应导致克服了使用常规纳米粒子时所经历的自发荧光的限制。
在单个杰纳斯粒子中存在多个畴可以改善或产生内在性质的粒子，但粒子两个片段的独特性质共同有助于改善和增强完整颗粒。由于杰纳斯粒子中不同组分的空间构型，可以建立新的功能。
粒子的两个独立组分或区域之间的界面，在确定可用于发生各种反应的表面积方面也起着至关重要的作用，这两种组分之间的边界可以被控制以增加或减少生物识别、或催化活性的表面积。
生物传感器中的一个重要因素是固定基质的存在，其可以确保分析物的有效结合及其稳定性，而没有导致结构变形，这必须在不妨碍分析物与电极相互作用的情况下实施。
杰纳斯粒子由于其多功能性质解决了这一问题，这些粒子允许附着生物分子，用于它们与目标分析物的选择性结合。不同类型的抗体或酶可以连接到单个杰纳斯颗粒上，从而突出了用于同时、实时多分析物感测的用途。
由金属纳米粒子和氧化物粒子组成的无机杰纳斯粒子或过渡金属NPs和氧化物显示出高的催化剂活性，因为金属和氧化物组分的边界作为催化剂活化以及氧吸附的结合位点。
这些粒子的这种性质可用于生物传感，它们被证明优于现有的核或壳粒子，这是由于单个颗粒中存在的多种成分在暴露于外部环境刺激时，独立地与外部环境刺激相互作用。
这表明杰纳斯纳米粒子的两个面中的每一个都可以作为不同反应或生物识别的两个不同催化位点或附着位点，从而为利用这些纳米粒子进行多分析物检测铺平了道路。
组成、结构和表面化学在决定杰纳斯粒子的性质和应用方面起着重要的作用，由于非中心对称的物理或化学性质，使得杰纳斯粒子具有表面化学变化。
杰纳斯粒子的这种特异性质所提供的异质性，诱导了不同化学物质在同一分子上选择性附着的功能不同的区域。这些粒子可以同时用作多种分析物的生物传感元件。
用于合成杰纳斯粒子的试剂和化学品，对这些粒子的化学性质和物理结构也有很大的影响，杰纳斯粒子的形态可以通过添加某些化学物质，或用其他化学物质替代来调节。
在展示用于药物递送的聚合杰纳斯纳米颗粒的制造中，使用了聚乙丙交酯和硫醇封端的聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液。
当通过原子力显微镜观察时，以这种方式产生的粒子显示在杰纳斯颗粒上存在“凹痕”，使它们看起来像去核的橄榄。当用具有羧酸酯端基的乙交酯丙交酯共聚物取代硫醇封端的聚乳酸-羟基乙酸共聚物时，获得了没有凹痕的球形杰纳斯粒子。
科学家推测，大体积的硫醇封端链是凹痕的原因，但真正的潜在机制尚未被破译。
为杰纳斯粒子选择合适的合成方法是至关重要的，因为它极大地影响了粒子的性质，提供了合成的便利性并确定了对环境的毒性。
传统的物理气相沉积方法是优于电镀的选择，因为它提供更均匀的沉积，允许沉积更多种材料，并且是环境友好的。这种方法可以方便地在杰纳斯粒子中安装催化和磁性特性，这对于各种应用是必不可少的。
电喷雾是另一种合成可控尺寸杰纳斯粒子的技术，使用电喷雾技术通过改变电场，合成了135-3微米的杰纳斯粒子。
带相反电荷的双头电喷雾装置可用于大规模生产具有所需形态、组成和结构的杰纳斯粒子。
pH值、温度、合成方法等因素会影响杰纳斯纳米粒子的整体性能，介质的pH值在确定杰纳斯纳米粒子的形态特征方面起着至关重要的作用。
温度是一个可以用来选择性修饰杰纳斯纳米粒子表面的因素，因此有助于合成用于生物传感应用的杰纳斯粒子。合成杰纳斯粒子的不同策略在决定杰纳斯纳米粒子的性质方面也起着重要作用。
与光学传感器相比，使用杰纳斯纳米粒子开发的电化学传感器表现出更好的整体性能。这种类型的传感器表现出增强的灵敏度，检测极限在检测范围内。与基于比色和荧光的传感器不同，电化学传感器不会出现因杰纳斯粒子聚集或自发荧光而导致精度降低等问题。
使用杰纳斯纳米粒子开发的传感器也显示出高出检测水平的灵敏度，但这些传感器的较高仪器成本和便携性限制了它们作为护理点设备的使用。
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