Nanoporensensorik und darüber hinaus: Elektrochemische Systeme für optisch gekoppelte Einzelobjektstudien, stimulusgesteuerte Gating-Anwendungen und Point-of-Care-Sensoren

Nanoporen spielen eine wesentliche Rolle in biologischen Prozessen, wie Ionenkanälen und Pumpen in Zellmembranen, sowie in technologischen Anwendungen wie der DNA-Sequenzierung. Fortschritte in der Nanofabrikationstechnologie haben die routinemäßige Integration von Nanoporen in festkörperbasierte Geräte ermöglicht, was zu einer Vielzahl analytischer Anwendungen geführt hat. Diese Übersicht untersucht aktuelle Entwicklungen in nanoporen-basierten elektrochemischen Systemen, die über die traditionelle resistive Puls-Sensorik hinausgegangen sind, um neuartige Fähigkeiten in Einzelobjektstudien, stimulusgesteuertem Gating und Point-of-Care-Diagnostik zu bieten. Wir heben aktuelle Studien zum Design und zur Nützlichkeit von Nanoporen-Elektrodenarrays hervor, die als Nanogefäße dienen, die in der Lage sind, Einzelobjekte zu isolieren und zu analysieren, und erweitern die Diskussion auf hierarchisch organisierte, stimulusgesteuerte Systeme, die den Transport von Spezies über Nanoporen regulieren und Analyten für ultrasensitive Detektion anreichern. Darüber hinaus prüfen wir die Nutzung von sondengestützter Nanoporensensorik und zeigen ihre Wirksamkeit bei der selektiven Bindung und Detektion von Zielmolekülen und Ionen. Schließlich skizzieren wir zukünftige Richtungen für nanoporen-basierte Systeme zur Erhöhung der Robustheit, zur Erreichung von Hochdurchsatzanalysen und zur Integration künstlicher Intelligenz für die Materialgestaltung und Datenanalyse, was transformative Auswirkungen auf Diagnostik und biologische Forschung verspricht.