水产养殖是全球重要食品生产领域，面临水质管理、食品安全和水产动物应激健康挑战。皮质醇是鱼类关键应激生物标志物，双壳贝类中大肠杆菌（E. coli）污染是食品安全关键指标，需要灵敏实时检测方法。基于液晶（LC）的免疫传感器因高灵敏度、快速响应和无标记光学检测能力而成为检测生物分析物的有前景方案。本研究探索开发和应用 LC 免疫传感器，...
传统培养与分子方法检测饮用水中大肠杆菌耗时长，且难以区分活性与非活性菌。本文开发并验证一种光子免疫传感器，由功能化抗体并集成于微流控通道的氮化硅环谐振器组成，用于饮用水中大肠杆菌的检测与间接定量。通过间接ELISA筛选针对大肠杆菌膜脂多糖（LPS）和β-半乳糖苷酶的单克隆及多克隆抗体，并在氮化硅表面完成固定化对照。经不同消毒处理的水...
受污染空气和空气传播病原体影响日常生活，灵敏快速检测对环境监测和医学诊断至关重要。与PCR、ELISA、代谢试验等常规方法相比，生物传感器可实时、可靠、灵敏地检测化学物质和有机颗粒；集成纳米材料还能进一步提高灵敏度和特异性。然而，细菌等有机物的检测通常依赖液体样品，流程较慢。本文报道了用抗细菌抗原抗体功能化的聚丙烯腈（PAN）纳米纤...
传统水致病原检测方法依赖耗时的富集与生化鉴定，通常需要24小时至一周。近年来，快速、近实时检测水致病原的生物传感技术受到重视。作者此前开发了基于塑料光纤（POF）的免疫传感器，采用U型探针连接LED和光电探测器，并将传感器浸入已知浓度菌悬液进行检测。本文报道了一种新的光电配置：使用两根POF U型探针，一根作为参考，另一根作为免疫传...
2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）是母乳中最丰富的岩藻糖基化寡糖，具有多种健康益处。然而，代谢工程大肠杆菌中 2'-FL 的生物合成常受限速酶 α-1,2-岩藻糖基转移酶（FucT2）不溶和不稳定限制。本研究旨在通过提高幽门螺杆菌 FucT2 的可溶表达增强 2'-FL 生产。由于 FucT2 结构未知，作者采用蛋白溶解度生物传感器，...
生物颗粒检测在电泳、生物质来源识别、食品与水质安全等领域具有重要意义，需要能够描述生物颗粒电磁特性的可靠模型。本文针对大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的功能活动，分别采用分层椭球和分层球两种几何模型，基于Maxwell–Wagner界面极化理论和Maxwell–Garnett混合理论，对细胞培养液的有效...
牛奶是全球重要的食品，安全饮用要求微生物污染处于可接受水平。各国乳品细菌安全限值不同，通常以每毫升数千菌落计。为快速判断样品是否含有不安全水平的细菌，作者开发了一种特异性识别大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的适配体生物传感器。该传感器基于超高频电磁压电声学传感器（EMPAS），利用抗污连接子MEG-Cl...
抗细菌表面和基于抗体的细菌检测涂层在生物传感器与生物医学器件设计中需求增长，但缺乏深入比较。光学波导光模光谱（OWLS）可无标记、非侵入、原位表征蛋白质和细菌吸附，并灵活测试多种表面涂层。本文建立基于 OWLS 的方法，用于开发抗细菌表面，并表征不同抗体涂层用于细菌检测的层结构与亲和力。为测试非特异性结合封闭剂，OWLS 芯片分别涂...
合成生物学进展使代谢工程可构建动态控制回路，使其能够响应生物反应器扰动并自我调节基因表达，有望克服传统通路工程中的诸多难题。这些回路的核心是代谢物生物传感器，用于读取通路信号并驱动酶表达。然而，代谢物生物传感器的构建是菌株设计的主要瓶颈，关键挑战在于理解生物传感器剂量-响应曲线与通路性能之间的关系。本文采用多目标优化方法，定量刻画代...
尽管聚合物刷（PBs）已被证明可通过减少非特异性相互作用优化生物传感性能，且砷化镓（GaAs）半导体在敏感生物分子检测方面具有显著潜力，但二者组合尚未被评估为生物传感平台。本文首次报道了在不同GaAs界面上制备和调节聚合物刷（PB−GaAs）的多种方法，并评估其作为抗体接枝平台的潜力。研究探索了三种功能化策略：一种“接枝到”策略和两...
本文提出一种实时、无标记的微带传感器，用于检测和监测大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）在 Luria-Bertani（LB）琼脂等固体培养基中的地下生长。该传感器采用单端口微波环谐振器，设计工作频率为 1.76 GHz，通过检测样品介电特性（介电常数和损耗角正切）的变化来监测细菌生长。实验将 3 μL 和...
本文报道了一种用于食品中大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）检测的二氧化钛（TiO2）涂层蚀刻长周期光栅（e-LPG）光纤生物传感器。该传感器基于单模光纤长周期光栅，通过氢氟酸蚀刻包层增强倏逝场，并在光栅区沉积40 nm TiO2薄膜，利用扫描电子显微镜确认薄膜形貌。识别元件为共价固定于TiO2涂层表面的T...
近期提出的基于宏观菌落光衍射现象的光学生物传感器细菌鉴定方法可提供超过98%的分类准确率。然而，如此高的准确率依赖于衍射图案空间强度分布的可比性和可重复性，因此必须消除所有与菌种/菌株无关且影响衍射图案的因素。本研究考察了细菌菌落与照明光束错位对从衍射图案中提取的分类特征变异的影响。结果表明，扫描模块引入的错位显著影响衍射图案及用于...
过去数十年，生物传感器技术被广泛用于疾病诊断以及水和食品中污染物的检测。随着机器人、物联网和医疗传感技术的发展，迫切需要低成本、可重复使用或可回收的柔性传感器。表面声波（SAW）柔性生物传感器因高可重复性、可靠性和无线可控性而成为最有前景的技术之一。本文首次报道了一种基于氮化铝（AlN）薄膜、制备在可回收聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）...
微波谐振器传感器因可无接触、无标记监测液体培养基中细菌生长而备受关注。本文提出一种基于一对平面开环谐振器（SRR）的新型无标记微波生物传感器，用于非侵入式监测固体琼脂培养基上的细菌生长。传感器由两个谐振频率略有差异的 SRR 构成，以差分方式工作；以传输系数 S21 作为传感响应，设计并测得的品质因子高于 200，以保证高分辨率。1...
近期许多研究聚焦于石墨烯基生物传感器，但通常依赖单一信号并需借助其他技术校准。本研究设计并构建了一种非酶石墨烯基生物传感器，考察其通过三种不同信号检测葡萄糖和大肠杆菌的能力。制备时，将多巴胺功能化聚乙二醇和2,5-噻吩二硼酸分别通过氮烯[2+1]环加成反应和缩合反应共价连接到石墨烯片表面。硼酸片段与生物体系之间的多价相互作用增强了多...
本文报道了迄今首个基于光纤内微腔马赫-曾德尔干涉仪（µIMZI）的选择性无标记生物传感研究。传感结构通过飞秒激光微加工在单模光纤中制备，形成直径约50 µm的微腔。与以往仅研究微腔内折射率变化的工作不同，本研究通过化学表面修饰赋予传感器检测特异性。作者将MS2噬菌体固定化在功能化表面作为识别元件，使其特异性靶向活大肠杆菌C3000菌...
感染诊断和抗生素药敏试验通常耗时且费力。本文报道一种微波-微流控生物传感器，用于快速、无接触、无创地检测不同 pH 培养基中大肠杆菌（E. coli）的浓度与生长，以提高临床微生物学效率。微流控通道与微波谐振器之间的薄层界面显著增强了检测灵敏度。微流控芯片采用标准软光刻制备，注入细菌样品后与工作在 2.5 GHz、初始品质因数 83...
为保障无微生物污染的食品供应，快速检测微生物污染至关重要。过去二十年提出了多种生物传感器设计，涵盖不同结合配体、信号放大和检测机制；有些是基于复杂纳米颗粒化学和配体固定的自包含试纸条，有些是基于 ELISA 96 孔板的多步荧光检测，许多还使用昂贵抗体或 DNA 配体。但这些设计对多数用户并不实用，因为它们没有首先满足生物传感器基本...
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...