癌症仍是全球主要死因，亟需先进诊断与治疗策略。程序性死亡配体1（PD-L1）是免疫检查点蛋白，与癌症进展、免疫治疗疗效和患者预后密切相关。现有酶联免疫吸附试验（ELISA）等方法存在成本高、耗时长、操作复杂等局限。本研究开发了一种基于微悬臂梁的生物传感器，用于检测可溶性PD-L1（sPD-L1）。该传感器以抗PD-L1抗体作为识别层...
免疫球蛋白检测对免疫分析很重要，如感染病诊断、免疫状态评估和中和抗体浓度测定。然而，多数免疫分析依赖标记方法，限制了生物传感器检出限；且抗原需复杂化学固定，固定浓度难以精确控制，降低重现性。本研究提出一种基于红细胞膜（EM）功能化微悬臂梁纳米机械谐振器的无标记抗体检测方法。该方法利用抗体与红细胞表面寡糖（血型抗原）结合现象。作者建立...
华法林是治疗血栓性疾病最常用的抗凝药，但治疗窗窄，浓度微小变化即可引起不良反应或治疗失败，因此治疗期间需实时、灵敏、稳定地监测剂量。华法林剂量个体差异主要由药物代谢相关基因型决定，其中维生素K环氧化物还原酶复合体亚基1（VKORC1）基因多态性，尤其是-1639G>A位点，是预测华法林疗效的重要标志。本文基于Metglas合金282...
本文报道了一种基于竞争策略的磁弹性（ME）纳米生物传感器，用于检测癌胚抗原（CEA）。金涂层ME材料作为传感平台，表面通过Au–S键固定含与CEA适配体半互补序列的巯基化单链DNA（HS-DNA）。另一含半互补序列的DNA模板银纳米团簇（DNA-AgNCs）用于信号放大，较仅使用适配体放大约2.1倍。CEA适配体作为生物识别元件，通...
本文提出一种利用亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonator, HR）共振频率变化间接测量测试溶液中分析物浓度的新方法。所设计的HR采用双流体结构，腔体及颈部下段填充测试溶液，颈部上段与导管填充固定流体。由于分析物浓度会改变测试溶液的密度和声速，HR的等效质量与等效刚度随之变化，导致共振频率发生偏移。通过扬声器产生扫频声压...
本文针对液体环境中磁弹性（ME）生物传感器的质量响应问题，建立了带目标负载的 ME 生物传感器振动控制方程，并采用数值模拟方法研究目标加载位置和粘性阻尼系数对传感器节点（盲点）及质量灵敏度 Sm 在不同阶共振下的影响。ME 生物传感器通常由铁磁合金条带和表面固定的生物探针构成，其检测原理是目标与探针特异性结合后产生质量负载，在交变磁...
本文开发了一种新型无线磁弹性免疫传感器，用于超灵敏检测癌胚抗原（CEA）。通过仿真与实验优化了作为磁弹性敏感单元的微芯片尺寸，确定其最佳几何参数。金纳米颗粒（AuNPs）的信号放大效应和生物相容性有助于提高传感器的稳定性与灵敏度。为进一步提升灵敏度，作者将抗体和牛血清白蛋白（BSA）的工作浓度分别优化为50 μg/mL和0.1%。原...
本研究采用微悬臂梁生物传感器Cantisens CSR-801对酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae单细胞干质量进行直接测量。通过动态模式监测硅悬臂梁共振频率变化，并结合光学显微镜与共聚焦显微镜确定细胞在悬臂梁自由端附近的位置，利用考虑位置函数的质量-频率模型计算单细胞质量。结果显示，单细胞干质量为47.65±1...
磁弹性生物传感器对生物物种具有质量敏感性，并可在病原菌检测中提供可靠性和重现性。本研究以 Metglas 2826MB3 非晶合金带为基底，经机械抛光后用直流磁控溅射沉积 Cr 和 Au 层，并切割为 5 mm×1 mm 传感条。研究比较了胱胺（CYS）、半胱胺（CYSTE）和巯基丙酸（MPA）三种硫醇在金表面形成自组装单分子层后对...
本章综述压电激励毫米级悬臂梁（PEMC）生物传感器的设计、制备、表征与应用。文中讨论了传感器的换能机制、传感原理和工作模式，重点介绍用于DNA和RNA检测的生物识别策略与表面功能化方法，尤其是基于自组装的硫醇化DNA探针固定策略。同时给出通过二次结合实验、可逆结合实验以及互补换能机制集成来验证生物传感器响应的方法，并列举医学诊断、食...
本文报道了一种基于还原氧化石墨烯（RGO）的电容式实时生物传感器，用于检测 DNA 杂交。首先通过介电电泳将悬浮氧化石墨烯（GO）膜组装在晶体管源极与漏极电极之间，随后在 5% 氢气/95% 氮气混合气氛中于 180–250 °C 进行低温退火还原，以优化 RGO 膜的表面官能团、电导率和悬空结构。结果表明，200 °C 退火 2 ...
本文报道了一种用于检测经典猪瘟病毒（CSFV）的磁弹性（ME）传感系统。该系统由试纸和测量电路组成，其中试纸的核心为 ME 生物传感器，测量电路基于阻抗分析技术用于测定 ME 生物传感器的共振频率。抗 CSFV IgG 通过物理吸附方式固定在 ME 传感器表面，形成可特异性识别 CSFV 的 ME 生物传感器。实验结果表明，随着 C...
磁弹性材料因可无线监测而具有生物传感器应用优势。商用非晶合金 Metglas 2826MB3（FeNiMoB）被广泛使用，但其稳定性影响传感器性能。本研究比较了未镀金与镀金 Metglas 2826MB3 条带接触细胞培养液时的生物相容性和降解行为。将非晶条带切割后溅射 Cr 和 Au 薄层，并用 Rutherford Backsc...
微纳加工技术的进步使人们能够制备尺寸不断缩小的机械换能器，用于检测生物分子相互作用和基础生物过程中产生的力、运动、力学性质和质量变化，因此基于纳米机械系统的生物传感器在过去十年受到广泛关注。本综述系统阐述了当生物吸附或相互作用发生在悬空机械结构表面时发生的力学现象，并引导读者理解生物分子吸附后发生变化的参数：质量、表面应力、有效杨氏...
在具有强基质效应的样品中，常规分析技术难以准确定量分析物。超声能够穿透光学或电化学方法难以测量的样品，但通常提供的化学信息有限；新型超声造影剂则可依据浓度在样品中产生高度局域化的对比。本文提出一种基于分子印迹水凝胶聚合物的通用智能生物传感器构建方法：水凝胶在聚合前与目标分析物自组装形成分子印迹结合位点，识别并结合目标分子后，其物理性...
本文报道了一种基于压电激励毫米级悬臂梁（PEMC）生物传感器检测细胞培养样品中支原体的新方法。PEMC 传感器通过共振频率变化响应表面质量变化，具有飞克级质量灵敏度，并可在液体中直接进行无标记检测。作者以常见细胞培养污染菌赖德氏无脂支原体（Acholeplasma laidlawii）为对象，分别使用商业支原体 ELISA 试剂盒阳...
本文研究矩形、三角形和阶梯轮廓微悬臂梁在表面应力下的挠度、共振频率和应力特性，为微悬臂梁生物传感器选择更优传感元件。微悬臂梁生物传感器通过功能化表面结合目标分子产生表面应力，并转换为可测挠度；整体灵敏度取决于设计灵敏度（挠度）和测量灵敏度（共振频率）。作者用ANSYS Multiphysics有限元建立三维模型，对六种设计进行静力与...
大肠杆菌 O157:H7 是一种可污染食品并引起食物中毒、尿路感染、炎症和腹膜炎的致病菌，快速准确的细菌检测方法对食品安全和水污染控制至关重要。本文报道一种无线、远程查询、无源磁弹性生物传感器，用于直接检测 E. coli O157:H7。传感器以 Metglas 2826 非晶合金厚膜为换能器，表面先涂覆约 1 µm 的 Bayh...
本文研究盐浓度和噬菌体浓度对磁弹性（ME）生物传感器结合亲和力的影响。该传感器通过在磁弹性平台表面固定丝状噬菌体，用于检测炭疽芽孢杆菌芽孢。当芽孢与表面噬菌体结合时，传感器质量增加，导致共振频率下降。作者利用透射电镜（TEM）考察不同盐/噬菌体浓度下噬菌体的聚集与束状结构，发现噬菌体溶液化学会改变其束状特性，从而影响传感器灵敏度和检...
本文提出磁致伸缩微悬臂梁（MSMC）作为高性能生物传感器换能器，并介绍其工作原理与表征方法。MSMC 为无线器件，可通过磁场驱动和感应，具有较高品质因数（Q 值），且能在液体中工作。作者在不同空气压力和不同液体中表征其共振行为，发现 MSMC 在水中的 Q 值可达约 40。周围介质的密度和粘度均会影响共振频率和 Q 值，其中密度对共...