组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
非传感检测；主要评估释放物：青霉素/链霉素（penicillin/streptomycin, P/S）；样品基质：PBS/模拟体液（SBF）；另评估MC3T3-E1细胞与BSA蛋白吸附。
检测原理
本文并非传感检测，而是基于硅纳米线（SiNW）阵列的抗生素缓释与抗污机制。无电解蚀刻在单晶硅片上形成垂直排列、高孔隙率的SiNW阵列，真空负载青霉素/链霉素（P/S）后，抗生素通过吸附和氢键结合于Si表面及孔隙中。在PBS/模拟体液中，SiNW缓慢溶解，孔隙结构逐渐侵蚀，使抗生素由储库中扩散释放，形成近零级动力学；顶端溅射Si薄膜形成瓶颈，限制溶解与扩散通道，从而降低释放速率。释放的抗生素进入收集液后，用BCA蛋白检测在560 nm处显色，吸光度与抗生素总量成正比。SiNW表面超亲水、高表面能及纳米线尖端小接触面积抑制蛋白和细胞吸附，降低生物污损。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
在PBS/模拟体液中，SiNW阵列42天持续释放P/S，累积释放约3 mg，各时间点平均释放约219 µg，呈近零级动力学；裸硅对照几乎无释放。数据以n=4的均值±标准差表示。通过顶端溅射100–200 nm Si薄膜形成瓶颈，释放速率降低约25%，进一步沉积可接近零释放。42天后SiNW明显侵蚀，显示可生物降解。抗污方面，MC3T3-E1细胞在SiNW上不能铺展，24 h内粘附细胞数下降，铺展面积较平坦Si降低约25倍；BSA蛋白吸附降低约25%。作者认为该体系可用于植入物、药物递送载体或生物传感器/生物执行器的抗污与持续抗菌保护。
传感器的构成
- 基底：单晶硅片（Si wafer），作为支撑基底与储库基体。
- 纳米结构层：垂直排列硅纳米线阵列（SiNW arrays），直径10–40 nm、长度1–3 µm，由无电解蚀刻（EE）制备，提供高孔隙率药物储库。
- 药物负载层：青霉素/链霉素（P/S）溶液，真空负载于SiNW孔隙与表面，通过吸附/氢键结合实现持续释放。
- 表面调控层：顶端溅射硅薄膜（Si film，约100–200 nm），形成瓶颈几何，降低释放速率约25%。
- 检测读出：BCA蛋白检测试剂盒（BCA Protein Assay Kit）与ThermoMax微孔板读板仪，560 nm吸光度定量释放抗生素。
- 抗污评估对象：MC3T3-E1小鼠成骨细胞与牛血清白蛋白（BSA），用于评估细胞粘附和蛋白吸附抑制。
中文摘要
将纳米结构负载或填充抗生素是实现可控药物释放速率的可行途径。本研究采用无电解蚀刻（EE）技术制备直径10–40 nm、长度1–3 µm的垂直排列硅纳米线（SiNW）阵列，作为新型药物递送纳米结构。作者报道了SiNW阵列对青霉素/链霉素（P/S）的受控抗菌活性与持续生物利用度，并通过微结构调控实现可调节释放速率。同时证明SiNW在磷酸盐缓冲液（PBS）中具有可生物降解性。SiNW表面显著抑制细胞和蛋白吸附，表明其可降低生物污损及药物释放受阻的概率。与传统片剂相比，纳米结构储库可调节释放动力学、改善局部药物浓度并减少毒性副作用；本文通过SEM、BCA蛋白检测、细胞粘附与铺展实验评估了释放、降解和抗污性能。该纳米线结构表面的抗生素释放可为靶向植入部位或生物传感器位点提供更可靠的抗菌保护。
英文摘要
Loading or filling nanostructures with antibiotics can be one of the relevant approaches for obtaining a controlled drug release rate. Vertically aligned silicon nanowire (SiNW) arrays with 10-40 nm diameter wires having 1-3 microm in length obtained by the electroless etching (EE) technique are used in this study as novel nanostructures for mediating drug delivery. Here we report controlled antibiotic activity and sustained bioavailability from SiNW arrays and also show microstructural manipulations for a tunable release rate. As well, we have demonstrated biodegradability of SiNWs in phosphate buffer saline (PBS) solution. Strikingly suppressed cell and protein adhesion was observed on our SiNW surface, which indicates a reduced probability for biofouling and drug release impediments. Such antibiotic release from the nanowire-structured surface can provide more reliable antibiotic protection at a targeted implantation or biosensor site.