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将能固定于微小载体上的纳米敏感材料注入细胞内，与待测生物标志物结合时能发出荧光，在细胞外精密测光，构成一类新型传感器，即没有换能装置的胞内生物传感器。
活细胞内多种生命过程（转运、信号传导、酶功能）均伴随着胞内各种离子浓度的改变，其中最为重要的两种离子是Ca2+、H+。目前，监测细胞内Ca2+、H+的最好方法是使用荧光染料指示剂。但荧光指示剂法检测细胞内离子浓度也存在许多问题，如：荧光染料和细胞内（蛋白质、细胞器等）相互作用会导致检测数据失真，更为重要的是，许多荧光染料会很快地从细胞中漏出，这会严重影响测量环境并使能用于分析的细胞数量大大减少。
为了提供一种不受上述因素的干扰，能用于对细胞内离子进行分析的有效方法，Kopelman等人最近研制了一种新型的局部生物性包埋的胶囊样探针PEBBLE传感器（probes encapsulated by biologically localized embedding）。
这种传感器是一种纳米级的球状聚合物，其内含有用化学惰性基质包裹的纳米级传感分子（一种或多种特异性荧光染料，这些染料包埋于惰性基质的孔隙中）。这种聚合物为荧光染料提供了一层保护膜，确保它们不会漏入细胞内，以尽量减少因荧光染料与蛋白质结合和膜/细胞器对荧光染料的吸收所致的读数错误。同时惰性基质能防止荧光染料漏入细胞内对细胞产生毒作用，起到了保护细胞内容物的作用。在体外对PEBBLE传感器校准后可直接用于测定体内生物化学物质，它保证了原有传感器的反应特性而又无需考虑周围环境的影响。在一个PEBBLE传感器内可以同时包埋多种不同的荧光染料，以其中一种荧光染料为参比标准，校准特异性荧光染料在细胞内不平均分布所引起的测量错误。基于以上原理Kopelman等人以荧光素-5-磺酸（FSA，fluorescein-5-sulfonic acid）为特异荧光染料测量单细胞内pH值，线形范围是5.8～7.0，标准曲线斜率为3.4±0.4，r2=0.99。
