生物传感器是分析生物体内各项生理活动指标的重要工具，在面向重大疾病的高效检测方面具有重要的研究价值和应用前景。目前，金属氧化物纳米材料在生物传感器的应用中表现出了突出的优势，然而它们的表面性质极大地影响着生物传感器的关键性能，如选择性、灵敏度、响应时间等。研究自组装单层膜能够方便地调控金属氧化物的表面性质，对后续生物大分子的可靠、稳定修饰以及提高生物传感器性能具有重要的意义。
中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米生物医学部博士生张蓓蓓、博士后孔涛在导师程国胜研究员指导下，以ZnO为研究对象，在表面修饰、表征及其在生物领域中的应用探索方面取得了新的进展。他们选取了两种磷酸分子HOOC(CH2)nP(O)(OH)2 (n=2: 3-PPA；n=9: 10-PDA)，系统地研究和比较了这两种分子在ZnO基片及纳米线表面的修饰结果，并探索了IgG抗体分子在ZnO表面的共价修饰方法。研究表明，3-PPA分子主要通过末端羧基结合在ZnO表面，形成无规则的多分子层；而10-PDA分子能够主要通过磷酸基团在ZnO表面形成不连续的岛状单分子层。利用光刻技术在ZnO表面制备出Au电极阵列，实现了IgG抗体在ZnO表面的选择性固定。上述进展对金属氧化物的表面修饰、生物传感器的制备，尤其是生物大分子在电极表面的固定环节具有重要的参考价值。
部分研究成果以全文（Article）形式发表在近期的Langmuir杂志上（Langmuir 2010, 26(6), 4514-4522），并已申请国家发明专利一项。该项研究工作得到了国家重大科学研究计划（973项目）（2009CB930802）、国家自然科学基金（10774110）及中科院“百人计划”项目支持。
图1 未修饰（a）、3-PPA（b）及10-PDA（c）修饰的ZnO基片的AFM图像；（d）、（e）、（f）分别对应三者的3D视图
图2 10-PDA分子及在ZnO纳米线表面修饰后的FT-IR谱图（a），IgG抗体在ZnO表面的共价修饰示意图（b）
图3 IgG抗体修饰的ZnO基片SEM（a）和荧光显微镜（b）结果