综述：仿生碳基纳米材料：从设计策略到新一代生物传感与诊疗应用

《Small》：Biomimetic Carbon-Based Nanomaterials: From Design Strategies to Next-Generation Biosensing and Theranostic Applications

这篇综述系统阐述了仿生碳基纳米材料（CBNs）在生物传感和诊疗应用中的前沿进展。文章重点介绍了通过物理化学工程、DNA折纸模板、肽/酶辅助组装、多糖锚定和脂质修饰等仿生设计策略，赋予CBNs优异的生物相容性、选择性和催化活性。综述涵盖了CBNs在荧光开关、适配体-CNT光物理、间隔基控制能量转移等方面的创新，实现了对金属离子、代谢物、神经递质、病原体、药物和癌症生物标志物的超灵敏检测。此外，集成的CBN平台（如场效应晶体管和激光诱导石墨烯电极）展示了在单病毒/单细胞诊断及响应性治疗干预方面的潜力。文章最后讨论了与规模化合成、生物安全性、监管协调和公众接受度相关的转化挑战，并提出了结合柔性电子、芯片器官模型和AI引导设计的跨学科策略，以推动CBNs在精准诊断和个性化诊疗中的临床转化。

　　

引言

纳米技术正在从工业生产到医疗保健等不同领域迅速发展。碳基纳米材料（CBNs），包括氧化石墨烯（GO）、碳纳米球（CNSs）、碳氮化物（CNs）、碳纳米管（CNTs）、碳点（CDs）、纳米多孔碳和纳米复合材料，具有优异的热、机械、电学和光学性能以及高度多样化的表面化学特性。它们可调的尺寸、形状和表面功能化促进了强π-π相互作用和类半导体行为，实现了高效的光吸收和紧密的生物分子界面连接。这些特性使CBNs成为生物医学工程领域的领先候选材料，激发了在统一架构内整合有机和无机功能的仿生设计。

设计策略

仿生合成已成为设计和生产具有定制特性的功能纳米材料的一种有前景的方法，特别是在碳基纳米材料（如石墨烯、GO、石墨烯量子点（GQDs）、碳量子点（CQDs）、CNTs和CDs）的开发中。这些材料的仿生设计策略包括精确控制CBNs的尺寸、形态和表面化学性质，以及使用DNA折纸（DO）作为可编程模板来组织CBNs。

DNA折纸保护的碳纳米材料

DNA折纸保护的CBNs是一类新型杂化纳米材料，因其独特的属性和在生物医学、电子学和能源存储等多个领域的潜在应用而引起了相当大的兴趣。DO是一种强大的方法，可以将DNA塑造和组装成特定图案。DO和CBNs的结合相对于创建杂化纳米材料的传统方法具有若干优势，包括改善的稳定性、生物相容性和功能化能力。DO作为CBNs周围的保护层，防止其聚集并改善其在水和其他生物流体中的溶解性。这一特性使它们非常适用于生物医学领域，包括成像技术和药物递送系统。

这些材料可以被设计和编程以展示多种功能和特性。DO保护CBNs的一个关键设计策略是精确控制CBNs的尺寸、形态和表面化学。这使得能够合理设计具有特定质量和功能的杂化材料。另一个设计策略是使用DO作为支架来控制CBNs的空间排列和方向。这种方法使得能够开发具有多层功能化的复杂分级结构。

一个强大的设计策略涉及使用DNA作为可编程分子开关来调节DO保护CBNs的化学和物理性质。通过将可编程DNA元件整合到碳基纳米材料（如CNTs或石墨烯）的保护支架中，可以对其物理化学性质进行微调控制。在这种方法中，动态DNA基序，如发夹环、链置换域或适配体序列，充当分子开关，响应特定的环境刺激，包括pH值、温度的变化或互补核酸链或小分子的存在。激活后，这些DNA开关发生可预测的构象变化，进而调节相关CBNs的关键特性，如电导率、荧光发射或表面反应性。

DNA作为分子开关的利用使研究人员能够实现对CBNs特性的细粒度可逆操纵，从而能够在电子学、传感技术、药物递送系统和纳米技术等不同领域开发高度可定制的材料。例如，互补DNA链的杂交可用于触发DO支架中的构象改变，这些变化可以影响CBNs的特性。

DNA酶缀合的碳纳米材料

提高CBNs在药物递送、生物传感和生物医学成像等各种应用中性能的一种可能方法是将其与功能性生物分子（如DNA酶）缀合。DNA酶，也称为催化DNA或脱氧核酶，是具有酶活性的合成DNA序列，能够催化特定的化学反应。DNA酶分子可以被设计以序列特异性方式切割特定的RNA分子。

DNA酶缀合的CBNs是一类有前景的杂化材料，展示了针对广泛应用范围的独特特性。DNA酶与CBNs的缀合产生了一个杂化系统，该系统利用了纳米材料的机械和电子稳定性以及DNA酶的催化精度。这种整合为不同的应用开辟了可能性，例如生物传感、靶向药物递送和环境修复。

DNA酶缀合CBNs的设计策略涉及系统工程杂化材料，以增强催化活性和特定功能。关键的设计考虑因素包括选择合适的DNA酶和CBNs、表面功能化以实现缀合、优化缀合化学、表征所得杂化材料以及引入生物相容性特征。通过仔细解决每个设计策略，研究人员可以创建具有定制特性的DNA酶缀合CBNs，以用于广泛的应用。

蛋白质/肽模板化的碳纳米材料

在各种蛋白质模板中，牛血清白蛋白（BSA）由于其高生物相容性、稳定性和丰度，已被广泛用于CBNs的合成。BSA，一种球状血浆蛋白，已有效地用作碳基纳米材料合成的绿色前体和模板。BSA的水热碳化产生稳定、高发光的碳点，具有可调的表面化学和优异的生物相容性。这使得BSA成为设计具有受控尺寸、形态和功能的CBNs用于传感或生物医学应用的有吸引力的模板。

BSA模板化CBNs的设计策略包括控制合成过程中的反应条件，如pH值、温度和反应时间。例如，通过控制反应pH值和温度合成BSA模板化CDs，这显著影响了所得CDs的尺寸、形态和发光特性。另一种方法是修饰BSA的官能团，例如氨基或羧基，以增强BSA与碳前体之间的相互作用。例如，通过用氨基基团修饰BSA，报道了BSA模板化GO的合成，这改善了GO在水溶液中的分散性。

除了修饰BSA，其他策略涉及在合成过程中加入额外的前体或添加剂。例如，可以通过添加葡萄糖作为碳源和柠檬酸作为钝化剂来合成BSA模板化CDs。在另一种方法中，使用蛋白质-酚-甲醛聚合物混合物（如明胶或BSA与酚-甲醛树脂结合）作为模板，成功合成了介孔碳材料。这些混合模板控制着最终的碳结构，使得结构特征（例如孔径、形态和表面化学）可调。

此外，BSA模板化CBNs的设计可以通过使用不同的方法来实现，包括水热法、溶胶-凝胶法和微波辅助合成法。BSA模板化CBNs的特性和应用可以通过用各种分子（如药物、蛋白质或其他纳米材料）进行功能化来进一步增强。

多糖锚定的碳纳米材料

近年来，由于在生物医学、环境和能源等若干行业的潜在应用，多糖锚定CBNs引起了越来越多的兴趣。这些材料通常由CBNs（如CNTs、石墨烯或CDs）组成，这些CBNs被功能化或锚定在多糖链上。

在各种多糖中，壳聚糖、纤维素和果胶已被广泛探索作为CBNs的有效锚定剂。这些生物相容性和可生物降解的聚合物可以提供与CBNs的化学和物理相互作用，从而增强稳定性和功能性。

多糖锚定CBNs的主要设计策略之一是通过修饰多糖锚定物的表面化学来控制CBNs的表面化学。通过表面修饰，可以化学改变CBNs（如CNTs或石墨烯）的官能团，以改善与多糖的相容性。功能化方法包括共价键合、非共价相互作用或物理吸附。共价键合涉及在纳米材料和官能团之间形成强化学键，提供稳定的附着。

另一种重要的设计策略是优化合成参数以实现所需的特性。例如，可以通过改变pH值、反应时间和温度来控制壳聚糖包被的碳纳米粒子（CNPs）的尺寸、形状和表面电荷。添加表面活性剂或共溶剂也可以增强纤维素功能化CNTs的稳定性和分散性。此外，使用不同的交联剂（如戊二醛）可以提高果胶包被CNPs的稳定性。

层层自组装（LbL）是一种用于通过顺序沉积带相反电荷材料的交替层来构建多层结构的技术。在多糖锚定CBNs的背景下，可以采用LbL组装方法。该过程首先将CBNs（可能经过功能化或修饰以具有特定电荷）浸入含有一种带电多糖（如壳聚糖）的溶液中。由于带相反电荷表面之间的静电吸引，多糖层粘附到纳米材料上，形成第一层。然后冲洗材料以去除任何未结合或松散粘附的多糖分子。接着，将基底浸入含有第二种带电多糖（如纤维素或果胶，其电荷与第一层相反）的溶液中。这导致另一层沉积到先前涂覆的表面上。可以重复该过程，使用额外的交替带电多糖层，创建多层结构。可以监控层数以获得所需的薄膜厚度和组成。每一层都有助于复合材料的总特性和功能。

脂质修饰的碳纳米材料

脂质修饰已成为增强碳基纳米材料（CBNs）特性和功能的一种通用策略。通过将脂质分子结合到CBNs表面，研究人员旨在提高生物相容性、稳定性和功能化能力，从而实现跨多个学科的不同应用。

制备这些材料最常用的策略之一是通过脂质与CBNs（如GO和CNTs）表面的共价连接。脂质与CBNs的共价连接涉及一系列化学反应。该过程首先用适当的官能团功能化纳米材料表面，这些官能团可以与脂质分子反应。通常使用耦合剂或交联剂（如N,N'-二环己基碳二亚胺（DCC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS））来激活纳米材料表面的官能团，并促进与脂质分子形成稳定的共价键。反应在特定条件下发生，例如在有机溶剂或水溶液中，并优化温度、pH值和反应时间等因素以实现高效连接。这种共价连接导致形成稳定的键，确保持久稳定性并防止脂质分子在后续应用中 detachment 或损失。

多种技术可用于将脂质连接到CBNs，包括酰胺化、酯化和硫醇-烯化学。例如，酰胺化涉及纳米材料表面的羧基与脂质分子中存在的氨基之间的反应。该反应形成稳定的酰胺键，导致脂质与纳米材料表面之间的牢固附着。酯化则依赖于纳米材料表面的羟基与脂质分子上的羧基之间的反应。该反应形成酯键，提供脂质与纳米材料表面之间的共价连接。

除了酰胺化和酯化，还探索了其他化学策略以多样化脂质缀合工具箱。硫醇-烯化学是一种多功能方法，涉及脂质分子中存在的硫醇基团与纳米材料表面不饱和碳-碳双键之间的反应。该反应通常由光引发剂或自由基引发剂引发，允许在脂质和纳米材料之间形成硫醚键。

脂质修饰CBNs的另一种方法是使用自组装单层（SAMs）。在这种方法中，通过非共价相互作用（包括氢键和范德华力）将脂质层粘附到CBN表面。这种方法在提高CBNs的生物相容性和稳定性方面是有效的。

脂质与CBNs的整合为药物递送、组织工程、生物传感、能量存储和催化等应用开辟了机会。正在进行的研究旨在探索新的脂质分子并优化连接方法，以进一步推进脂质修饰CBNs的领域。

新兴的生物传感方法

开创性的方法正在重塑仿生CBNs在传感应用中的能力。这些方法代表了研究的前沿，引入了挑战传统界限的创新技术。通过利用仿生CBNs的独特特性，研究人员正在推动传感技术的可能性边界。

通过间隔序列切换荧光开启

仿生CBNs在传感应用中具有重要前景。一种这样的新兴方法涉及利用间隔序列来实现切换荧光开启。该方法包括设计一个荧光探针，其中荧光团和淬灭剂被间隔序列分开。当目标分子结合时，间隔序列被切割，释放荧光团。这导致可见的荧光。这种方法允许开发用于各种目标分子的灵敏和选择性传感平台。

通过间隔序列切换荧光开启提供了对仿生CBNs荧光输出的精确控制。通过引入间隔序列，研究人员可以调节纳米材料的荧光特性。间隔序列的长度、结构或组成的变化会影响荧光团和淬灭剂之间的相互作用。这些变化可以开启或关闭荧光。该策略为在生物传感、成像以及其他研究和技术应用中使用仿生CBNs开辟了新的可能性，从而对其荧光输出提供更大的控制。

间隔序列赋予仿生CBN基荧光传感器几个关键优势。首先，间隔序列提供高分子特异性。它可以被设计成选择性地识别和响应特定分子或蛋白质，确保CBNs的荧光仅在预期目标存在时被激活。这种高选择性增强了生物传感应用的准确性。其次，间隔序列是可逆的。间隔序列与目标分子或蛋白质之间的相互作用可以被破坏，因此CBNs的荧光可以被关闭。这使得使用CBNs随时间监测目标分子或蛋白质的浓度成为可能。第三，间隔序列是稳定的。间隔序列与目标分子或蛋白质之间的相互作用相对稳定，因此CBNs的荧光将在长时间内保持开启。这使其成为长期传感应用的有价值工具。

通过DNA模板操纵进行荧光调节

DNA模板修饰提供了一个可靠且灵活的平台来开发具有可调灵敏度和选择性的荧光探针，从而能够精确控制响应目标分子的信号激活。在此基础上，DNA作为一个结构可编程的支架，能够实现荧光团的空间精确排列，促进与特定分析物或环境变化相互作用时的有效荧光信号传导。将CBNs（如CDs或GQDs）与DNA模板整合，使研究人员能够通过操纵DNA支架的结构和特性来实现对荧光输出的微调控制。在这种背景下，DNA模板不仅充当可编程支架，而且还作为支持CBNs稳定附着和空间组织的通用间隔物。这种结构控制通过影响粒子间距离和光物理相互作用，实现了荧光发射的精确调制。

通过DNA模板操纵实现的荧光调节在生物传感、成像和药物递送等各种科学应用中具有巨大前景，其中对荧光输出的精确控制对于准确检测和分析至关重要。

DNA模板修饰荧光调节的一个实例是应用DNA模板化银纳米团簇（AgNCs）作为荧光探针。这些纳米团簇可以在DNA模板上产生，并且通过修饰DNA序列或周围环境，可以调整它们的荧光特性。AgNCs已成为新型荧光标记，应用于生物医学成像和生物传感。通过利用DNA碱基中胞嘧啶（C）与Ag⁺之间的高亲和力，可以通过还原反应形成荧光AgNCs，使得DNA/AgNCs支架因其易于制造、成本较低、毒性降低和生物相容性而具有优势。此外，通过与相邻DNA链的相互作用或与互补DNA链的杂交，DNA/AgNC的荧光发射可以在很宽的范围内调谐，开启或关闭，甚至改变颜色。这使其成为临床应用中miRNA检测的高度通用且易于适应的传感器。

适配体-碳纳米管复合物的光物理学

适配体-CNT复合物的光物理学涵盖了荧光淬灭和增强现象的复杂相互作用。荧光淬灭是由于适配体和CNT之间的非辐射能量转移过程（包括FRET和电荷转移）而产生的。几纳米范围内的接近距离使得FRET成为可能，导致激发能从CNT转移到适配体，从而降低CNT荧光。电荷转移导致电荷分离状态和辐射复合过程的减少，从而导致淬灭。与淬灭相反，当适配体结合诱导CNT局部光子环境的变化（例如改变的表面状态或电子耦合）时，会出现荧光增强，从而促进辐射复合并增强发射。

适配体-CNT复合物为光学生物传感提供了一个强大的平台，通过将适配体的分子识别能力与CNTs独特的光物理特性相结合。这些混合系统主要通过机制如FRET和光诱导电荷转移运行，其中目标分子的结合诱导适配体构象变化，从而调节荧光输出。这种调制的效率受多种因素影响，包括CNT结构特征（例如直径和手性）、表面功能化和环境条件（如pH值和离子强度）。这些复合物提供无标记、高灵敏度的检测能力，并实现实时监测，使它们在生物医学诊断、环境传感和分子成像中非常有价值。正在进行的研究侧重于深化对光物理行为的理解并微调适配体-CNT相互作用，以增强在靶向传感应用中的性能。

生物传感应用

仿生CBNs为创建高度灵敏和选择性生物传感器的开创性平台。这些材料具有特殊的品质和功能，使它们非常适合于各种传感应用。

仿生CBN基生物传感器在检测金属离子（MIs）、神经递质、病原微生物、药物化合物和癌症生物标志物方面表现出色，具有增强的精度。这些工具对于精细诊断、环境监测和医学研究进步至关重要。

金属离子传感器

金属离子（MIs）包括重金属元素，通常原子量高于63.5 g mol^?1，密度大于5 g cm^?3。这些离子可以通过各种生物途径进入生物体，导致动物和人类中毒以及长期生态系统损害。关键的MIs，如汞、铜、铅、镉、铬、铊和锌，被认为是显著的环境污染物。因此，包括欧洲药品管理局（EMA）、世界卫生组织（WHO）、欧洲环境署（EEA）和美国环境保护署（EPA）在内的国际机构已经对它们的最大允许浓度制定了严格规定。

在过去的十年中，用于MI监测的生物和仿生电化学传感器领域取得了显著进展。这些传感器依赖于生物或仿生识别元件，如酶、抗体、适配体或分子印迹聚合物（MIPs），这些元件被放置在电极表面附近。当目标离子存在时，这些受体检测表面上的变化，使得监测目标分子比在体溶液中检测更容易。这些传感器以其灵敏度、准确性和成本效益而著称。因此，它们非常适合于各种环境污染物的现场监测。CBNs通过提供高表面积、优异的导电性和易于表面功能化的能力，发挥着关键作用，从而显著提高了金属离子生物传感器的灵敏度和选择性。

小生物分子检测

小生物分子是指在生物体生物化学中起关键作用的低分子量有机化合物。例子包括核苷酸、氨基酸、单糖、脂肪酸、维生素以及激素，如甲状腺和类固醇激素。检测小生物分子具有首要重要性，因为它们在各种生理、病理和环境过程中的关键作用。

仿生CBNs在传感小生物分子方面有许多应用，涵盖医学诊断、制药和食品科学。例如，石墨烯基材料是糖尿病护理的基础，因为它们在高灵敏度检测葡萄糖水平方面。CNTs在生物医学研究中具有相关性，特别是在通过检测一氧化氮（NO）转导细胞信号方面。富勒烯衍生物通过传感生物系统中的过氧化氢在监测氧化应激中发挥作用。GO已被用于测量抗坏血酸含量，这对于确定各种产品中的维生素C浓度至关重要。同时，碳量子点（CQDs）处于神经科学的前沿，尤其是在与多巴胺水平相关的研究中，这对于理解像帕金森病这样的疾病至关重要。

神经递质传感

神经递质是负责在神经元之间传递化学信号的分子，在在整个神经系统传递信息中起着重要作用。它们的医学意义不容低估，因为它们的检测和分析对于诊断和治疗各种疾病至关重要。值得注意的是，仿生CBNs在传感神经递质中的应用已变得不可或缺，特别是用于检测重要的神经递质，如多巴胺、血清素、乙酰胆碱（ACh）、组胺和去甲肾上腺素。像CNTs、石墨烯和碳纤维这样的CBNs已被用于体外和体内检测这些神经递质。据观察，这些功能纳米材料的尺寸、形状和合成方法会显著影响它们的传感性能。由于合成化学的进步，以及纳米科学和技术的进步，促进了灵敏和选择性传感平台的制造。

病原微生物传感

由于抗菌素耐药性的日益流行和新抗生素开发的缓慢步伐，寻找抗菌治疗和诊断工具的创新方法已经加强。在过去的十年中，CBNs已成为具有强大抗菌功效和诊断潜力的有前景的诊疗应用材料。这些益处是由于它们独特的结构特性、负担得起的生产方法、用户友好的界面、适应性的物理化学特性、与生物系统的兼容性以及各种作用模式，使CBNs成为一类强大的诊疗纳米材料，是传统诊断方法的理想替代品。它们的坚固性，加上用于官能团附着的广泛表面积，使它们特别适用于诊断应用。当与金属纳米粒子配对时，这些纳米材料表现出显著的灵敏度和极低的检测阈值。虽然存在广泛的病原微生物生物标志物，从细菌、病毒、真菌和原生动物，但CBNs已成为首选。它们在诊断平台传感界面与生物分子进行“纳米生物”相互作用的无与伦比的能力巩固了它们在现代诊断中的地位。

药物化合物传感器

随着药物变得越来越复杂和多样化，对准确、快速和高效检测方法的需求日益增长。仿生CBNs，受自然界复杂设计的启发，已成为这一领域的有力工具。模仿某些生物结构和过程，这些纳米材料在检测各种药物化合物时既提供了提高的灵敏度又提供了特异性。

例如，阿片类镇痛药，包括像曲马多、可待因和羟考酮这样的药物，已经彻底改变了无数患者的疼痛管理。然而，这类药物的使用并非没有并发症。不同的镇痛药可能诱发多种副作用，可能损害患者健康。在这些阿片类药物中，盐酸纳布啡（NAL），一种特定的菲衍生物，已被用于缓解各种严重和持续性疾病的疼痛，从手术疼痛到偏头痛。其作用机制涉及与κ-阿片受体的结合，并应用于产科镇痛。

癌症生物标志物检测

癌症生物标志物的检测是诊断和管理癌症的关键步骤，然而它提出了一些挑战。传统技术经常具有缺点，如特异性差、灵敏度低以及需要大量样品量。此外，对成功治疗至关重要的早期检测尤其具有挑战性，因为生物标志物水平可能极低。此外，生物样品的复杂性和干扰物质的存在增加了准确检测的难度。在这种情况下，仿生CBN基传感器已成为绕过这些挑战的潜在有效方法。这些传感器利用CBNs的特殊特性，如高表面积、优异的导电性以及易于功能化的能力。这导致了开发高度灵敏和选择性的方法来检测癌症生物标志物，即使在低浓度和复杂的生物样品中也是如此。

结论与未来展望

CBNs由于其独特的特性和可变的维数结构，在纳米技术领域引起了广泛的兴趣。CBNs提供卓越的电、热和光学特性，使其成为生物传感、生物成像、组织工程和药物递送应用的理想选择。CBNs已经以多种形式存在，包括纳米管、纳米片、纳米带和量子点，并且还有许多正在开发中，提供了有趣的未来用途。通过改变物理和化学性质，CBNs的表面功能化改善了它们的分散性、在生物系统中使用的适用性以及在指定地方负载和释放药物的能力。因此，CBNs已成功用于几个生物系统。此外，由于它们的光学特性、高生物相容性和可调节的系统毒性，它们已被广泛用于光动力治疗程序。然而，一些限制可能仍然使它们难以在生物医学环境中的特定药物递送应用中使用。当前的研究重点是改善CBNs的表面化学，以降低毒性并提高生物利用度、生物相容性和分散性。通过将更合适的材料通过缀合和接枝到CBNs表面来增强其毒性和溶解性，可能有助于基于CBNs合成更具生物相容性和可溶性的产品。随着它们的局限性得到解决并且它们对人类应用的适用性提高，我们预计基于CBN的复合材料的使用将会增长。

仿生CBNs的商业化仍然是一个严重的障碍，阻碍了大规模生产和广泛的生物医学应用。复杂的合成过程，包括化学气相沉积和溶胶-凝胶过程，在从实验室转向工业环境时经常遇到可扩展性挑战，影响对于生物传感和治疗应用至关重要的尺寸、形状和功能特性的均匀性。另一个障碍是高昂的生产成本，由昂贵的前体材料和专用设备驱动。将这些支出与有竞争力的市场价格平衡对于成功的商业化至关重要。

另一个主要障碍是监管合规性，因为医疗应用需要对安全性、毒性和生物相容性进行严格、昂贵和耗时的评估。如果没有用于生产、测试和质量控制的既定程序，这一过程将变得更加困难，并且可能需要更长时间才能获得市场批准。除了监管障碍之外，公众看法也影响采用；患者和医疗保健专业人员可能由于不准确的信息或对纳米材料的功效和安全性缺乏了解而犹豫不决。因此，展示仿生CBNs相对于现有技术的独特、可观察到的优势至关重要。满足这些挑战需要持续的研究和战略创新。未来的项目应侧重于提高合成的可扩展性、提高成本效益、创建强大的监管框架以及增强公众信任和知识。通过解决这些挑战，仿生CBNs将能够实现其全部潜力，并对生物医学类别产生重大影响。

为了创建更有效和稳定的系统，未来可能会进行研究新型材料，这些材料具有高表面积、活性位点和共反应基团（结合和催化基团），目的是创建仿生纳米材料。未来的研究必须克服以下障碍：i）需要全面评估CBNs与其功能化、尺寸、纯度和纯化技术相关的生物利用度。ii）有必要评估CBNs表面功能化对功效和毒性的影响；iii）需要开发用于CBN修饰的简单合成技术以用于生物医学应用治疗。考虑到这些问题，提出了一些建议：1）为了理解纳米酶的催化机制并阐明仿生纳米材料的结构与催化活性之间的联系，需要合理设计纳米酶材料。通过仔细设计材料以改善其传感能力，可以避免纳米酶的局限性。2）修改仿生纳米粒子的尺寸以增强其催化活性。在实用性方面，市场仍然缺乏相关的产品和技术。可以设想，将仿生纳米粒子与一系列现有市场技术相结合，将成功促进其早期部署和商业化。展望未来，碳基纳米材料与柔性电子、芯片器官系统和人工智能等尖端技术的融合呈现出一个令人兴奋的前沿。嵌入CBNs的智能生物传感器可以提供实时监测、自适应反馈和个性化治疗干预。此外，开发将CBNs与肽、DNA折纸和响应性聚合物整合的混合平台将实现多功能、可编程的生物医学系统。为了充分实现这些