提高DNA杂交检测灵敏度是微阵列和生物传感器领域的重要问题。本文证明，通过精细调节杂交缓冲液组成，可使松散吸附在云母表面的互补单链DNA（ssDNA）分子发生杂交。在云母表面上，自由扩散的互补ssDNA链相遇后，单分子DNA杂交仅需数分钟即可完成。值得注意的是，即使存在大量无关DNA，互补ssDNA之间的特异性杂交也不受影响。单分子...
水凝胶薄膜被广泛用于生物传感器和生物医学器件的制备，其水相界面特性对器件功能至关重要；热响应聚合物的力学性质变化也是影响其行为的重要特征。本文采用原子力显微镜（AFM）表征了由 N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和丙烯酸（AA）组成的热响应三聚物、并以苯甲酮甲基丙烯酸酯（BPMA）作为光反应性交联共聚单体所制备的聚合物水凝胶薄膜的表...
本文报道了一种基于原子力显微镜（AFM）的细菌细胞碎片特异性识别与传感方法。作者以新鲜解理云母为基底，经辉光放电活化后依次吸附蛋白G（protein G）和抗大肠杆菌单克隆抗体（anti-E. coli IgG），构建具有定向抗体识别功能的生物功能表面。随后将超声破碎的大肠杆菌或枯草芽孢杆菌细胞碎片悬液暴露于该表面，并通过AFM接触...
在硅基生物传感器中，氨基有机硅烷修饰表面上生物识别蛋白层的组成与结构决定器件的灵敏度和特异性。本研究采用多种光谱与显微方法，系统表征了在SiO2或Si3N4基底上构建的模型生物传感器表面：先用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰，再物理吸附兔γ-球蛋白（IgG），用牛血清白蛋白（BSA）封闭，并特异性结合抗兔IgG抗体；同时制...
本文采用原子力显微镜（AFM）和光子相关光谱（PCS）监测无磷脂条件下细胞色素CYP11A1在溶液中的单体化过程。结果表明，100 μM CYP11A1与12% Emulgen 913在50 mM KP、pH 7.4中22°C孵育10 min，可使血红素蛋白聚集体解离为单体，单体化程度为(82±4)%，且单体化后CYP11A1仍保持...
生物传感器系统的信噪比一方面取决于活性识别组分对分析物的亲和力，另一方面取决于其对无关刺激的惰性。由玻璃、二氧化硅或过渡金属氧化物等构成的传感器组件常发生非特异性相互作用，导致环境蛋白等物质非特异吸附，成为主要噪声来源。作者此前提出一种聚合物界面，在抑制非特异吸附的同时允许高亲和力的特异性相互作用：将生物素化与非生物素化的聚(L-赖...
胶原蛋白是细胞外基质的主要成分，也是人体中最丰富的蛋白质，参与动脉粥样硬化发生。本研究将 I 型和 III 型胶原固定于熔融石英毛细管内壁，并用原子力显微镜（AFM）观察其形貌、尺寸和结构；同时以云母表面作为对照。结果表明，胶原的吸附模式不仅随胶原类型变化，基底材料也显著影响纤维形成过程。Decorin 可促进低密度脂蛋白（LDL）...
本文以生物传感器应用为背景，研究甲基硫菌灵（thiophanate methyl, MT）与人血清白蛋白（human serum albumin, HSA）相互作用的光学性质。作者采用紫外-可见吸收光谱和原子力显微镜（AFM）考察 HSA 与 MT 的相互作用，并基于吸光度、透射率和反射率光谱测定 HSA、MT 以及 MT+HSA ...
原子力显微镜（AFM）探针可通过在尖端固定一个或少数生物分子升级为特异性生物传感器，用于在样品表面定位对应靶分子或研究相互作用生物物理参数。若传感器分子经柔性聚合物链连接，其功能显著增强。常规探针功能化需先在表面生成反应基团，再连接双功能交联剂，最后偶联探针分子。但探针表面最常用的氨基与许多生物分子（如抗体）可用的氨基相同，易导致交...
本研究采用DNA电化学生物传感器和原子力显微镜（AFM）原位评估双链DNA（dsDNA）与抗癌药物甲氨蝶呤（MTX）的相互作用。在高度定向热解石墨（HOPG）表面，利用磁交流模式AFM观察MTX、dsDNA及MTX-dsDNA共吸附形貌。孵育溶液中的电化学实验表明，MTX与dsDNA相互作用会随时间改变dsDNA结构。AFM图像显示...
原子力显微镜（AFM）可可视化并计数多蛋白体系中的单个蛋白及其复合物；光学生物传感器（OB）可提供复合物形成动力学、寿命（τLT）和亲和力。将τLT与催化循环时间（τcat）比较，可区分有效与非有效复合物。本文综述AFM与OB在细胞色素P450 101、P450 11A1和P450 2B4三种单加氧酶体系中的应用。AFM在三个体系中...
表面等离子共振（SPR）光谱可用于热力学表征肽-表面相互作用，但其应用受限于能在金属生物传感器基底上形成均匀纳米薄层的表面类型。原子力显微镜（AFM）可用于任何微观平坦表面，因而更具普适性，但力谱数据解释常受探针尖端肽分子密度不确定性的影响。若标准化 AFM 方法测得的脱附力能与 SPR 测得的吸附自由能建立关联，则可将 AFM 方...
本文报道了将噬菌体P22及其尾刺蛋白gp9固定于原子力显微镜（AFM）探针的方法，并利用AFM单分子力谱（SMFS）研究固定化P22或gp9与基底支持的O-抗原性脂多糖（LPS）双层之间的相互作用。LPS覆盖沙门氏菌等革兰氏阴性菌外膜。AFM成像与SMFS结果表明，固定化P22或gp9能够与支持LPS发生强而多价的结合。在12000...
液滴滑动是微纳流控及生物传感器应用中流体输运与操控的重要方式，也可用于评估疏水/超疏水表面的边界滑移程度。本研究利用原子力显微镜（AFM）在热氧化硅片上旋涂聚苯乙烯（PS）疏水表面，系统研究了有无电场条件下微液滴的滑动行为。实验采用不同直径的导电液滴，由AFM悬臂梁尖端横向推动并定量测量滑动力（侧向摩擦力）。结果表明，侧向摩擦力随液...
细胞色素P450（CYP）是药物及脂溶性外源物代谢的关键酶。本研究利用原子力显微镜（AFM）表征细胞色素P450 2C9（CYP2C9）与二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）支持磷脂双分子层的相互作用。CYP2C9 被发现在部分熔融的 DMPC 双分子层中仅定位于凝胶相（Lβ）区域。尽管大肠杆菌表达的 CYP2C9 缺少 N 端跨膜结构...
由于蛋白质缺乏类似PCR的扩增手段，极低浓度蛋白的检测限成为蛋白质组学瓶颈。本文提出将生物特异性不可逆捕捞与原子力显微镜（AFM）结合，用于检测极低丰度蛋白。AFM能够识别单个分子及其复合物，而生物特异性捕捞利用大体积样品中分析物与芯片表面固定配体之间的亲和作用，将目标蛋白富集到微小芯片表面。捕捞可在依赖解离常数Kd的可逆模式和不受...
病原体的快速检测与鉴定对减少疾病传播具有重要意义。本研究开发了一种基于成像椭偏仪（BIE）的无标记、多路生物传感器，用于检测噬菌体M13KO7。硅片表面经醛基修饰，并通过微流控系统使蛋白质以阵列形式在硅片表面均匀、同时图案化。亲和素（avidin）被固定在表面，利用亲和素与生物素的高亲和力实现生物素标记抗M13抗体（Bio-GP3）...
石英晶体微天平（QCM或QCM-D）已成为生命科学和生物传感器研究中监测界面过程的重要工具，常用于蛋白吸附、吸附蛋白膜构象变化、脂体-表面相互作用、支撑双分子层形成以及生物传感器平台开发。然而，在液相中研究生物界面时，QCM数据的定量解释仍具挑战性。真空中常用Sauerbrey关系将吸附层引起的频率变化与吸附层质量相关联；但在液相软...
本文测试了利用单分散中球进行粒子光刻以控制蛋白质表面覆盖率和纳米图案尺寸的方法。单分散二氧化硅或乳胶球在平面基底上干燥时自发形成有序密堆晶层，作为结构模板引导蛋白质在球体底部沉积；随后用去离子水冲洗去除模板球，即可在云母、玻璃和模板剥离金表面获得周期性蛋白质纳米图案。作者以铁蛋白、去铁蛋白、牛血清白蛋白和免疫球蛋白G为模型蛋白，通过...
铁蛋白是由24个亚基组成的球形铁储存蛋白，可形成外径约12 nm、内径约8 nm的空心壳，并在腔内储存多达4500个铁原子。其天然铁核可被化学或电化学方法提取，并可重新组装多种电活性材料，因此被认为适用于生物传感器和生物燃料电池。铁蛋白在电极表面的固定化是多种生物电子应用的关键。本文基于自组装单分子层（SAM），采用两种方法将马脾脏...