IgE介导的肥大细胞脱颗粒会释放组胺、肝素、蛋白酶、细胞因子等促过敏和促炎介质，参与多种过敏性疾病。致敏阶段中，IgE抗体结合细胞表面高亲和力FcεRI受体；随后多价抗原诱导IgE/FcεRI复合物寡聚化，触发细胞激活。该过程伴随细胞微结构变化，可作为信号产生事件。为实时监测这些事件，作者采用压电石英晶体谐振器传感器，对致敏RBL-...
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）对医疗构成严重威胁，噬菌体与常规抗生素联合的噬菌体-抗生素协同（PAS）是潜在治疗策略，但亟需快速可靠评估其疗效的方法。本文提出一种基于带耗散监测的压电石英晶体微天平（QCM-D）实时监测病原体裂解动力学的新方法。传感器为固定金黄色葡萄球菌 S. aureus RN4220 ΔtarM 的 QCM...
本文采用石英音叉（QTF）传感系统作为压电换能器，用于生物医学中检测金纳米颗粒（GNP）相关的间接DNA损伤，并评估低剂量γ射线放疗的增敏效果。实验分为辐照中和辐照后两个阶段，每阶段连续测量20 min的频率偏移（Δf）。辐照阶段在去离子水溶液中考察不同浓度（5、10、15、20 µg/mL）100 nm GNP对DNA损伤的影响；...
近期研究发现醛类可作为疾病诊断潜在生物标志物，但现有电化学/点检生物传感器需提高灵敏度和选择性。前期研究表明肽OBPP4（KLLFDSLTDLKKKMSEC-NH2）是开发醛敏感生物传感器的候选受体。为提高受体层对长链醛的亲和力，本研究在OBPP4 C端引入不同连接肽（linker），以稳定肽活性位点并降低无序结构倾向。连接肽包括蛋...
本文报道了一种基于石英晶体谐振器（QCR）的质量敏感型生物传感方法，用于检测循环肿瘤细胞（CTCs）。作者建立数学模型，设计环形电极 QCR，以消除 QCR 基频模式下频率响应的高斯空间分布，同时保持频率响应灵敏度，并用墨点法验证所制备环形电极。实验中，通过硅烷、蛋白 A/G 和抗 EpCAM 抗体的间接表面固定策略修饰环形电极的 ...
石英晶体微天平（QCM）可测量纳克级质量变化。当受体固定于QCM传感表面时，器件可通过捕获分子引起的质量变化检测化学分子。尽管QCM已用于无标记生物分子相互作用分析，但高灵敏度QCM多为台式设备。本研究利用智能手机和可穿戴设备中的小型电子元件与薄膜电池，制备了IC卡尺寸、可电池供电的便携式QCM器件。为验证其作为生物传感器的适用性，...
本文以生物素–链霉亲和素体系为概念验证，报道了一种可捕获目标蛋白的理性设计金表面功能化生物传感器。作者开展多尺度模拟，以阐明链霉亲和素在四种不同生物素化金表面上的结合机制：布朗动力学模拟用于揭示链霉亲和素在表面的优先初始取向，经典分子动力学模拟用于优化结合构象，并研究结合过程中的基本作用力与结合动力学。实验上采用带耗散监测的石英晶体...
本研究展示了一种基于石英晶体微天平（QCM）生物传感器并结合金纳米颗粒（AuNPs）信号增强的鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）检测系统。该系统采用蠕动泵流动池，可依次完成抗体固定、沙门氏菌检测和金纳米颗粒加入，并实时追踪与传感器表面质量变化成正比的共振频率变化。抗体固定采用自组装单分子层（SAM）将多克...
适配体是用于特异性检测多种疾病相关生物标志物的重要生物识别材料。近年来，多种方法被用于将适配体与目标分子的特异性结合转化为可测量信号，并发展出多种适配体生物传感器用于临床诊断。结合不同纳米材料可进一步提高灵敏度与检出限。本文是一篇批判性综述，重点阐述适配体作为生物传感器识别元件的优势，包括高亲和力、高选择性、化学稳定性好、合成成本低...
利用生物传感器可靠、快速、高灵敏且高选择性地诊断疾病仍具挑战。新冠疫情暴发后，尽管疫苗已可用，仍迫切需要廉价、快速的体外芯片式传感器，用于疾病检测及疫苗开发中相应抗体的筛选。本文提出一种基于128°YX切型铌酸锂压电晶圆的超声导波传感器，将其设计为多线梳状结构并带有不同长度的悬臂梁，用于抗原-抗体检测。作为概念验证，该传感器经SAR...
压电氧化锌（ZnO）基复合材料可作为柔性、紧凑的传感器，用于心血管外科植入式生物医学系统。本文研究通过改变ZnO填料的形状、浓度和连通性来提升压电复合材料性能的渐进路线。作者采用化学浴沉积（CBD）法在水相中均匀合成ZnO微棒（MRs），并通过形貌分析、拉曼散射和阴极发光光谱确认其高结晶质量、沿极c轴取向以及中心存在氢相关浅施主缺陷...
作为非动物替代测试的一种方案，用于离体皮肤组织块监测的生物传感器是研究类生理行为并优化新型外用产品的重要挑战。由于皮肤具有粘弹性，常规力学测试多基于宏观测量，只能给出整体状态描述；光声等技术则更偏向分子尺度，介观尺度上获取皮肤微结构信息的空白亟待填补。本文提出一种概念验证型生物传感器，将厚度剪切模式（TSM）压电换能器与维持类生命状...
针对实时逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）耗时长、抗原检测灵敏度不足等问题，本文报道了一种具有增强抗污性能的三聚合物刷生物界面，用于未处理临床样本中 SARS-CoV-2 的直接快速检测。该界面由两性离子与非离子单体组成，经生物识别元件后修饰后仍能显著降低复杂介质中的非特异性吸附。将其构建于压电传感器表面，并固定人细胞表达的抗 S...
单片石英晶体微天平（MQCM）是一种将多个微型石英晶体微天平（QCM）谐振器集成于同一石英基底中的生物传感技术，可同步检测多种目标分析物，具有高通量、单传感器成本低、样品与试剂消耗少、响应快等优点。然而，温度、湿度、振动、压力等环境因素，以及测量池机械应力和表征系统电子噪声等装置内扰动，会降低谐振器稳定性，掩盖目标信号并恶化检出限。...
本文设计并制备了一种基于氧化锌纳米线阵列（ZnO NWs）和柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底的便携式柔性自供电生物传感器，用于游泳过程中的实时监测。利用极性 ZnO NWs 的压电效应，该传感器无需外部电源即可在空气和水中工作。传感器可贴附于皮肤表面，精确监测游泳时关节运动角度和运动频率等运动状态。由于在不同相对湿度下压电信号...
基于微流控技术的即时尿液分析设备作为实验室生化检测的替代方案已发展数十年。尿液蛋白（白蛋白、免疫球蛋白、尿调蛋白、血红蛋白等）是多种病理状态的重要生物标志物，需由尿液分析传感器选择性检测。挑战在于区分同一蛋白的不同寡聚体形式，例如尿调蛋白，其生化亲和力相似但物理性质不同。为选择性检测不同类型蛋白，本文提出一种剪切体声波谐振器传感器，...
2019冠状病毒病（COVID-19）作为典型气溶胶传播疾病，凸显了对空气传播病毒进行快速监测与检测的迫切需求。本文通过数值建模研究金属芯压电纤维/环氧基复合材料的动态机电响应，并将其设计为用于病毒检测的质量负载生物传感器。模型中，对中间压电纤维施加交流电场，使复合材料发生振动；同时采用集中载荷和分布载荷模拟生物标志物与病毒结合后引...
生物分子与生物材料表面的相互作用对疾病诊断和治疗开发至关重要。为满足快速、低成本、现场可维护检测需求，作者基于开源 openQCM 设备开发并评估了一种低成本集成石英晶体微天平（QCM）仪器，用于生物分子分析。该仪器配备自制电子控温等温腔和闭环控制程序，通过 NTC 热敏电阻、Peltier 冷却器和 PID 控制实现热稳定，热系数...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的全球传播深刻改变了社会与经济，也凸显了快速、灵敏、便携病毒检测的重要性。本文综述了用于病毒检测的生物传感器材料研究进展，系统介绍了病毒检测的一般原理，并对多种病毒传感器的实验工作及其检测局限性进行了评述。第一部分重点考察压电传感器在检测人乳头瘤病毒（HPV）、痘苗病毒、登革病毒、...
本研究开发了一种无标记石英晶体微天平（QCM）生物传感器，用于癌胚抗原（CEA）的选择性和实时检测。在QCM电极表面原位合成氧化石墨烯-金纳米颗粒（GO-AuNPs）修饰层，并通过巯基乙酸-EDC-NHS反应机制将鼠源抗CEA单克隆抗体共价固定为生物识别元件。研究考察了氧等离子体处理对电极表面及传感器性能的影响，结果表明处理后的E2...