本文报道了一种用于在风味牛奶样品中同时定量葡萄糖和胆固醇的双酶伏安生物传感器。该传感器以碳丝网印刷电极为基底，在其工作电极、对电极和参比电极上覆盖浸渍葡萄糖氧化酶（GOx）和胆固醇氧化酶（ChOx）的滤纸圆盘，并加入铁氰化钾作为电子介导剂。葡萄糖和胆固醇分别被相应氧化酶催化，使辅酶FAD还原为FADH2，随后被铁氰化物再氧化生成亚铁...
微小RNA-155（miR-155）是参与癌症进展、免疫调节和炎症疾病的重要临床生物标志物，亟需敏感可靠的检测方法。传统生物传感器制备常依赖耗时费力的试错优化，延缓实用诊断工具开发。与多数从传感器信号预测分析物浓度的研究不同，本文建立数据驱动框架，用于建模血浆 miR-155 伏安生物传感器制备参数与输出电流之间的非线性关系。研究采...
微流控生物传感器为冠状病毒的实时分析提供了小样本量解决方案。本研究采用田口正交表 L9(34) 优化用于快速检测 SARS-CoV-2 的生物芯片，设置雷诺数（Re）、Damköhler 数（Da）、Schmidt 数（Sc）和反应表面无量纲位置（X）四个关键参数，共九组实验。通过信噪比（S/N）和方差分析（ANOVA）确定最优参数...
生化需氧量（BOD）是评价水和废水质量的关键参数，其中五日生化需氧量（BOD5）表示好氧微生物在5天内氧化可生物降解有机物所消耗的氧量。本研究旨在利用微生物燃料电池（MFC）缩短BOD5测定时间。作者基于单室空气阴极MFC产生的电压/电流数据，构建多层感知机人工神经网络（ANN/MLP），分别采用直接预测BOD5和先预测后续电压再积...
2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，主要通过飞沫、呼吸道分泌物和直接接触传播。为快速降低疫情传播与病死率，生物传感器研究受到关注。本文针对微芯片流控限制方法，即通过二次限制流将小体积样品快速输送至传感器表面，进行了参数优化。优化对象包括限制流系数β、限制流位置X及其相对于...
微流控生物传感器在快速检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）中具有重要作用。已有研究表明，目标抗原的动力学结合反应受工艺参数强烈影响。本研究旨在采用两种不同方法优化微流控生物传感器性能：Taguchi优化和人工神经网络（ANN）优化。采用Taguchi L8(2^5)正交表，对微通道形状、生物传感器位置、施加交流电...
本文提出一种智能生物传感器设计，用于从其他测量位点采集的心电信号（ECG）预测特定听诊位点的ECG信号。该设计采用人工神经网络（ANN）与Taguchi优化器相结合的混合架构，以缓解ANN在超参数选择、训练轮数、激活函数和损失函数等方面的问题，并提高预测精度。方法通过Taguchi正交实验系统评估不同ECG输入组合及网络结构参数对预...
呼出气（EB）中含有多种可作为疾病生物标志物的大分子，其中过氧化氢（H2O2）升高与支气管扩张相关。本文提出一种非侵入、低成本、便携的定量分析方法，用于监测和量化呼出气中的 H2O2。传感单元基于比色法，利用曙蓝光（eosin blue, EB）、高锰酸钾（KMnO4）和淀粉-碘（starch-iodine, SI）三种染料组成的 ...
本研究针对遵循米氏（Michaelis–Menten, MM）动力学的固定化酶体系，建立了微盘生物传感器的数学模型。在稳态条件下，将膜反应模型转化为以过氧化氢（H2O2）与底物（S）的无量纲浓度表示的耦合微分方程，方程包含与酶促反应MM动力学相关的高度非线性反应–扩散项。为计算不同参数变化对底物和过氧化氢无量纲浓度的影响，作者采用人...
苯酚是化学工业废水中常见的污染物，易经皮肤和黏膜吸收，对健康和环境构成潜在威胁。本研究制备了一种双室微生物燃料电池（MFC）生物传感器，用于检测苯酚。将不同浓度苯酚（100、250、500 和 1000 mg/L）作为唯一底物加入 MFC，并测量输出电压变化。加入上述浓度后，最大输出电压分别为 360±10 mV、395±8 mV、...
本研究评估了一种基于非线性算法与周期特征估计分钟通气量（VE）的新方法，并考察其在远程健康监测中的适用性。13名健康受试者（24.1±3.4岁）完成从静息到中等强度的13种体力活动，包括4和6 km/h步行、9和12 km/h跑步以及90和110 W骑行。实验使用Nomics呼吸磁强计容积描记（RMP）设备采集3359个10 s时间...
生物传感领域发展迅速，新型传感器架构与传感元件不断涌现。生物传感器依靠抗体、适配体、酶、DNA、分子印迹聚合物等生物识别元件获得高选择性，其校准通常只需将单一响应值与分析物浓度进行单变量回归。然而，在复杂真实样品基质中，多种组分可能产生干扰，导致分析误差增大。化学计量学方法能够从多变量传感数据中提取有效信息，提高选择性，克服响应非线...
在诊疗领域，诊断纳米颗粒被设计用于采集高度患者特异性的疾病谱，并借助纳米治疗改善疗效。然而，患者间和肿瘤内异质性使这些诊疗平台的理性设计与分析极为困难。深度学习与模式识别算法有望提升诊断精度和治疗结局。三阴性乳腺癌（TNBC）因分子多样性复杂，诊断和治疗尤为困难。为此，作者提出一种基于人工智能预测纳米颗粒（NPs）在不同癌症阶段细胞...
本文报道了一种基于固定化细菌的抑制型电化学传感器阵列的进一步发展，用于水中多种有机和无机污染物的初步检测。检测对象包括重金属盐（氯化汞 HgCl2、氯化铅 PbCl2、氯化镉 CdCl2）、农药（莠去津 atrazine、西玛津 simazine、敌敌畏 DDVP）以及石化物（己烷 hexane、辛烷 octane、戊烷 penta...
传统理化传感器在环境质量评估中逐渐显现局限，生物监测技术具有灵敏、快速、无创和生态相关等优势。本研究采用基于斑马鱼（Danio rerio）的视频追踪系统，用于检测水体微生物污染。以非致病性环境大肠杆菌（Escherichia coli）为对象，设置600、1800和5000 CFU/100 mL三个污染水平，并设未加菌对照。暴露5...
脓毒症是全球主要死因之一，目前依赖全身炎症反应综合征（SIRS）标准诊断，但该标准通过体温、呼吸、心率和白细胞计数等生命体征判断，特异性低且易受混杂因素影响。白细胞计数变化和中性粒细胞CD64（nCD64）表达水平升高是脓毒症早期促炎宿主反应的特异性生物标志物。作者此前开发了一种微流控生物传感器芯片，可从一滴全血中计数白细胞并定量中...
石墨烯是具有二维单层蜂窝结构的碳同素异形体，因其优异的电学、物理和光学性能，被视为传感器应用的理想候选材料。基于石墨烯的电解质门场效应晶体管（GFET）生物传感器可用于识别带电脂质膜性质的变化。本文旨在分析脂质双层厚度（LLP）和电荷（QLP）如何影响单层石墨烯基 GFET 的电导变化，并建立厚度、电荷与载流子密度之间的解析关系。研...
石墨烯是碳的二维单原子层同素异形体，因其高载流子迁移率、大比表面积和优异电学、光学与物理性质，适合用于传感器。本文提出一种基于石墨烯场效应晶体管（GFET）的大肠杆菌（E. coli）生物传感器，并利用石墨烯电流-电压（I-V）特性建立传感机制模型。该器件以化学气相沉积（CVD）石墨烯为沟道，银（Ag）作源漏电极，硅橡胶绝缘，表面经...
二氧化碳（CO2）和1-辛烯-3-醇（1-octen-3-ol）等气味物是冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）宿主搜寻行为的重要驱动因素。鉴于蚊类具有强大的嗅觉处理能力，其嗅觉系统可作为人工嗅觉生物传感器的识别基础。本研究利用冈比亚按蚊嗅觉受体神经元（ORN）对挥发性气味物的放电率数据，训练人工神经网络（ANN），将挥发...
本研究开发了一种新型人工神经网络（ANN）系统，用于检测和分类食品及农产品中的农药残留。该ANN以定制方式与基于生物电识别检测（BERA）的细胞生物传感器耦合，可在3分钟内同时检测8个样品。系统利用三种不同培养细胞系对三类农药（氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类和有机磷类）的电生理响应时间序列数据进行训练，并通过特征提取将360点电位时间序...