本文报道了一种基于部分耗尽SOI CMOS工艺的单片集成微悬臂梁适配体传感器，由压阻微悬臂梁阵列和片上信号处理电路组成。12根嵌入压阻器的微悬臂梁构成3个惠斯通电桥传感器；片上电路包括多路复用器、斩波仪表放大器、低通滤波器、Σ-Δ模数转换器和串行外设接口。微悬臂梁阵列与电路均在SOI晶圆单晶硅器件层上制造，并经三次微加工释放。该设计...
为抑制抗生素滥用，亟需开发快速、低成本的抗生素敏感性测试（AST）技术。本研究开发了一种基于法布里-珀罗干涉解调的新型微悬臂梁纳米机械生物传感器用于 AST。为构建该传感器，将微悬臂梁与单模光纤集成，形成法布里-珀罗干涉仪（FPI）。细菌附着于悬臂梁后，通过监测干涉光谱中谐振波长变化，检测细菌运动引起的悬臂梁波动。将该方法应用于大肠...
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...
早期癌症诊断需要对血液中肿瘤标志物进行超灵敏检测。为此，作者开发了一种以纳米抗体（Nb）为识别元件的新型微悬臂梁免疫传感器。纳米抗体是保留完整抗原结合位点的最小抗体单元，可在传感器表面形成更密集的受体层，并缩短抗原结合区与传感表面之间的距离，从而显著增强表面应力的产生与传递。由于C端固有巯基，纳米抗体可通过一步反应以定向方式共价固定...
引起小麦卡尔纳尔黑穗病的真菌病原 Tilletia indica 严重影响全球小麦产量和籽粒品质，各国严格检疫导致贸易壁垒。传统方法需在症状期检测，且需萌发 Tilletia 孢子，费时费钱。本研究提出一种基于微悬臂梁的压电生物传感器模拟方案，用于早期检测 T. indica。研究采用 SiO2、SiC、Si3N4 和 Poly S...
高配位碲化合物对含硫醇化合物具有特殊反应性，且与其生物活性相关。本研究将该性质引入碲功能化表面，利用此类化合物作为连接子，将巯基化生物分子（如DNA）固定于微悬臂梁表面。碲化物衍生物凭借氧化还原性质充当可逆结合剂，可实现微悬臂梁表面再生，使其用于后续生物分子固定并循环使用功能表面。研究首先合成了新化合物4-((3-((4-甲氧基苯基...
本文首次报道利用数字光处理（DLP）3D打印技术制备具有固有功能的质量敏感聚合物生物传感器。作者以丙烯酸（AA）作为功能共聚单体加入双酚A乙氧基丙烯酸酯（BEDA）光固化树脂中，通过一步打印形成微悬臂梁阵列，使聚合物网络中引入可控数量的羧基，从而可共价固定生物分子。随后，将3D打印微悬臂梁用于标准免疫分析方案，以重组蛋白G（PtG）...
本文报道了一种基于微悬臂梁的表面应力适配体传感器的设计与制备。该传感器采用SU-8聚合物作为微悬臂梁材料，利用其低杨氏模量获得较大机械位移，从而实现生物识别事件的无标记检测。作者采用连续波与脉冲氧等离子体联合处理裸SU-8表面，引入含氧官能团，并通过EDC/sulfo-NHS活化后固定3'端氨基修饰的血栓DNA适配体TBA15-1，...
随着纳米技术的发展，蛋白质和病原体等超小质量的检测成为可能。无标记、高灵敏生物传感器可将分子识别事件转换为可检测的物理量，微悬臂梁（MC）系统在其中发挥重要作用。然而，现有生物传感器成本高昂，且多依赖昂贵、笨重且难以液相微型化的光学读出系统。本文提出一种自感知压电微悬臂梁检测技术，利用自感知电容桥对压电微悬臂梁施加谐波激励，使其在动...
悬臂梁多目标检测对生物传感器、化学传感器和电子鼻系统至关重要。本文报道了一种新型微悬臂梁阵列芯片，芯片内集成四个微反应腔，从而可在同一芯片上制备四种不同功能化表面，用于多目标检测。以2,4-二硝基甲苯（DNT）为模型目标，作者利用已知高选择性结合的肽受体，在四个表面分别固定DNT特异性肽（HPNFSKYILHQRC，SP）、DNT非...
本文报道了一种基于微悬臂梁（MCL）并修饰特异性肽的生物传感器，用于高选择性检测三甲胺（TMA）。该传感器利用肽功能化微悬臂梁在结合TMA后发生弯曲的机制：TMA与肽表面识别位点结合后改变表面应力，使悬臂梁产生可测形变。传感器对TMA具有选择性响应，平衡弯曲幅度与TMA浓度相关，动态范围为8–800 ppm，检出限约为8 ppm。同...
微悬臂梁生物传感器近年来被提出作为高灵敏质量检测器，但关于其精度与特异性的研究较少。本文测量了作者悬臂梁系统的重复性与再现性，并提出将第一与第二振动模式的结果相结合以提高测量精度。随后，作者针对肿瘤进展潜在标志物血管生成素-1（Angiopoietin-1, Ang-1）优化了两种生物识别设计：基于受体的 Tie-2/Fc–Ang-...
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...
本文报道了一种基于液体中浸没式共振微悬臂梁的纳米机械生物传感器，用于原位监测组织蛋白酶B（Cathepsin B, CTSB）对四肽GFLG（Gly-Phe-Lys-Gly）的水解。传感器表面经氨基化修饰后，通过EDC/NHS化学偶联固定聚乙二醇化GFLG（PEG-GFLG）肽链。当CTSB在酸性磷酸盐缓冲液中催化切割GFLG时，部...
基于微悬臂梁的生物传感器是一种无标记纳米机械传感技术，可将生物分子相互作用转化为悬臂梁的纳米级弯曲，从而直接、高灵敏地检测生物识别事件。利用标准硅微加工技术可低成本、可批量地制备机械性能可控的微悬臂梁，使其在基因组、蛋白质组、环境、食品和临床分析等领域快速发展。本章报道了一种高灵敏硅微悬臂梁传感器的专门设计与制备工艺，并展示其在环境...
本文报道并比较两种硅基甘油三酯生物传感器：电解质-绝缘体-半导体电容器（EISCAP）和多晶硅微悬臂梁。两者均利用脂肪酶水解短链甘油三酯三丁酸甘油酯，但换能机制不同。EISCAP 通过水解产物丁酸引起溶液 pH 下降，使 Si3N4 敏感层界面电荷改变，导致平带电压偏移，并用电容-电压（C-V）特性读出；微悬臂梁则因水解产物使溶液黏...
本文报道了一种基于核酸薄膜水合诱导张力的无标记DNA杂交检测方法。作者将硫醇修饰的单链DNA探针自组装到硅微悬臂梁金表面，形成致密单分子层，并在可控湿度环境中测量水分子吸附引起单分子层张力变化所导致的悬臂梁弯曲。结果表明，水合过程可显著改变DNA单分子层的表面应力，且当探针与互补或含单个错配碱基的单链DNA靶标杂交后，水合诱导的张力...