本研究为一项非干预性、横断面试点研究，旨在评估 BioStamp nPoint 生物传感器在颈脊髓损伤（SCI）个体中测量表面肌电（sEMG）的有效性与可靠性，并以 Delsys Trigno 无线肌电系统作为参照。研究从 Shirley Ryan AbilityLab 注册库招募 18–70 岁颈 SCI 受试者，在两天内完成两次...
拉曼光谱能够以非破坏、无创和无标记方式探测样品的生化组成，并在分子水平提供特异性信息。然而拉曼效应很弱，只有极少数入射光子发生非弹性散射，因此高效收集拉曼散射光子并识别系统中的噪声源至关重要。本研究针对生物传感器应用，对三种共聚焦拉曼光谱仪的性能进行比较与评估：低成本自制CMOS相机拉曼光谱仪、中端微型CCD拉曼光谱仪以及配备深冷C...
本文提出一种通过设计良好的纳米滤膜修饰电位型生物传感器来提高主要压力标志物血清素检测信噪比的方法。扩展金门场效应晶体管（EG-Au-gate FET）生物传感器对包括血清素在内的多种小分子生物标志物具有高灵敏电化学检测能力。为增强血清素检测的信噪比，作者结合芳基重氮盐还原策略与硼酸亲和性，在金电极上构建纳米滤膜。该滤膜仅允许血清素接...
本文报道了一种基于电容式微加工超声换能器（CMUT）的生物传感器在制造与信号处理方面的改进，以提高信噪比。该传感器采用互指排列的CMUT结构，分析区镀有金膜，并与有机玻璃（plexiglass）微通道组装，用于液体相检测。CMUT通过晶圆键合工艺制备，可在浸没条件下以5 MHz工作。研究开发并训练了卷积神经网络（CNN），将传感器接...
由于食物链生物富集和难以降解，环境中汞离子（Hg2+）浓度可从皮摩尔变化到微摩尔，因此需要高性能的 Hg2+ 分析方法。本文通过引入胸腺嘧啶（T）-Hg2+-T 节点，在 poly(T) DNA 中构建网状 DNA，并以该网状 DNA 为模板制备具有聚集形貌的铜纳米簇（CuNCs）。所制备 CuNCs 表现出增强荧光，且网状 DNA...
过去数十年，开发兼具高灵敏度、高特异性、快速样本到结果、便携、低成本和易用性的生物传感系统备受关注。将生物传感器尺寸微型化至纳米尺度，被认为是满足即时医疗（point-of-care）和可穿戴生物传感器功能需求的重要策略。然而，降低生物传感元件的关键尺寸会同时影响生物传感器最重要的两项性能指标：检出限（limit-of-detect...
具有非对称栅电容的双栅场效应生物传感器（bioFET）已被证明可突破 59 mV/pH 的 Nernst 极限，但电容放大方案是否改善传感器检测限的结论并不一致。检测限与信噪比（SNR）成反比，因此需要系统研究信号与噪声特性。本文基于超薄硅晶体管开展实验研究，器件在低压下工作，前栅与背栅氧化层电容具有非对称因子 1.4 和 2.3。...
生物电子鼻是将嗅觉受体、细胞或组织与物理化学传感器结合，用于气味分子定性和定量检测的人工嗅觉装置，在医学、环境、食品和军事等领域具有应用潜力。然而，器件本征噪声、随机噪声、生化散粒噪声及生物-电子耦合噪声常淹没微弱响应，降低信噪比和检测灵敏度。本文设计了一种纳米颗粒装备的嗅细胞生物传感器，将微电极阵列（MEA）与大鼠嗅上皮结合，以记...
纳米孔可作为检测单链/双链DNA及DNA-蛋白复合物等生物纳米材料的传感器。为提高单分子灵敏度，需要控制生物分子在孔内的运动。本研究针对双链DNA（dsDNA），通过分子动力学模拟考察电偏置金属膜中固态纳米孔内DNA的构象涨落。模拟显示，在正偏压下DNA热涨落明显降低，负偏压仅带来可忽略的稳定作用；正偏压的稳定源于带负电DNA骨架与...
本文研究纳米线生物传感器表面分子结合与解离过程对传感器信噪比的影响。作者将靶标分子在传感器表面的结合与解离引起的随机波动用随机微分方程描述，并进一步扩展为耦合扩散–反应系统，以考虑液相中靶标分子数量有限及其向传感器表面扩散的动力学。对于可解析求解的情形，给出信噪比的解析表达式；对于无法获得闭式解的情形，则采用随机模拟计算均值、方差和...
本文首次将滚环扩增（RCA）应用于硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET），提出一种快速、无标记且高特异性的DNA检测方法。作者采用与CMOS兼容的各向异性自停止刻蚀工艺制备高响应SiNW阵列，避免混合工艺。探针DNA固定于SiNW表面后，与完全匹配的靶DNA及RCA引物进行夹心杂交；RCA引物进一步与RCA模板杂交，经DNA连接酶...
本研究提出一种开槽阶梯式微悬臂梁设计，用于提高基于表面应力的物理、化学、生化及生物传感器信噪比。悬臂梁由二氧化硅构成，内部集成p型掺杂硅U形压阻；通过改变悬臂梁阶梯长度、压阻长度及工作偏置电压，利用ANSYS Multiphysics有限元多物理场模拟，表征其作为免疫传感器时的表面应力敏感度和热漂移敏感度。模拟以抗原-抗体结合产生的...
分子信标（MB）探针是两端分别标记荧光团和淬灭剂的短合成DNA，折叠为茎环结构。自Tyagi和Kramer首次报道以来，MB已成为核酸分析中广泛接受的工具，并推动分子传感领域一系列相关发展。MB探针的突出成功源于其能在杂交后立即检测特定DNA或RNA序列，无需洗去未结合探针，即“即时”检测格式。发夹结构既降低荧光背景，又提高选择性。...
基于液体填充波导的片上生物光子诊断平台主要用于荧光和拉曼光谱检测，其核心挑战是在弱分析物信号与多种背景信号之间实现高灵敏度区分。主要背景来源包括激发光源的强窄带散射光和波导包层材料产生的弱宽带光致发光。本文综述了基于反谐振反射的固体核心与液体核心滤波结构，并将其与波导集成以衰减不需要的波段。优化生物传感器的关键标准包括：选择可最小化...
研究有机生物分子与半导体表面相互作用对场效应晶体管（FET）生物传感器设计的重要性。本文提出采用双栅场效应晶体管（DGFET）进行 DNA 检测，并系统考察分析物浓度、缓冲离子浓度、pH、表面基团解离常数及流体栅压等参数对灵敏度与信噪比的影响。结果表明，以漏极电流变化表征的灵敏度在分析物浓度超过约 1 nM 后呈非线性增加，随缓冲离...
近年来，大量研究致力于理解影响生物电子传感器功能性的因素，并开发新型涂层技术以修饰生物传感器表面。海藻酸盐水凝胶（HG）因生物相容性良好，已被用作神经电极涂层，以促进细胞整合、提供局部药物递送支架，并在硬电极与中枢神经系统软组织之间形成机械缓冲。然而，在动物模型中使用HG包覆电极进行神经信号记录的效果仍评估不足。本研究在豚鼠听觉皮层...