Exploiting plug-and-play electrochemistry for drug discovery.
电化学已成为用于活细胞、生物活性分子和代谢物化学分析的强大技术。电化学生物传感器、微流控和质谱是电化学检测与监测中最常用的方法，构成了生物学和医学多个领域中极为实用的测量工具。最近，电化学被证明可与纳米技术和基因工程相结合，产生新的使能技术，从而提供快速、选择性和高灵敏度的检测与诊断平台。本综述的主要重点是突出电化学策略及其与其他方...
A single-bead telomere sensor based on fluorescence resonance energy transfer.
本文报道了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的200 nm单珠端粒传感器，用于在溶液中检测单个未标记DNA分子。该传感器以负载Crimson 625染料的商用荧光聚苯乙烯微球为受体，以杂交固定在微球表面的Alexa 488标记G富集DNA为供体。在ZnTCPP存在下，G富集端粒序列折叠形成G-四链体，使供体与受体距离缩短并产生FR...
Advance in phage display technology for bioanalysis.
噬菌体展示技术已成为靶基因表达和靶标特异性配体筛选的有力工具，具有简便、高效、低成本等优点，被广泛用于筛选肽、蛋白质和抗体。通过噬菌体展示，离子、小分子、无机材料、天然与生物高分子、纳米结构、细胞、细菌乃至组织等多种靶标均可获得特异性结合配体。经噬菌体展示筛选得到的噬菌体及靶标特异性配体已作为亲和试剂广泛应用于治疗、诊断和生物传感器...
Biosensors in Health Care: The Milestones Achieved in Their Development towards Lab-on-Chip-Analysis.
生物传感器在医学诊断中的巨大潜力推动了传感技术与新工具的持续发展。其受欢迎的基础在于操作简便、灵敏度高、可多路分析，并能将多种功能集成于同一芯片。然而，要在保持简便与低成本的同时满足性能与产量要求，仍面临重大挑战。最终目标是在全球偏远地区，尤其是发展中国家，提供即时检测（point-of-care testing）服务。这要求生物传...
Top-Down Nanofabrication and Characterization of 20 nm Silicon Nanowires for Biosensing Applications.
本文采用自上而下纳米制造方法，从绝缘体上硅（SOI）晶圆制备硅纳米线，流程包括直写电子束光刻（EBL）、电感耦合等离子体反应离子刻蚀（ICP-RIE）和热氧化/缓冲氧化物刻蚀尺寸缩减。作者重点分析了 EBL 曝光剂量、光刻胶厚度及尺寸缩减工艺对纳米线形貌的关键影响。最终获得宽 20 nm、高 30 nm、呈三角形且长度约 400 μ...
A surface acoustic wave (SAW)-enhanced grating-coupling phase-interrogation surface plasmon resonance (SPR) microfluidic biosensor.
本文报道了一种表面声波（SAW）增强、光栅耦合相位探测表面等离子共振（SPR）微流控生物传感器。该器件在单片铌酸锂（LN）基片上集成表面声波换能器、纳米结构 SPR 传感区和聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控腔室。射频信号驱动叉指换能器产生瑞利 SAW，在微腔内诱导声流和混沌平流，从而增强液体混合；同时利用方位角控制和相位探测的光栅耦...
Self-assembled particle membranes for in situ concentration and chemostat-like cultivation of microorganisms on a chip.
近年来，微颗粒被用作微流控器件中的纳米多孔膜，促进多种芯片生物检测。本文报道了一种集成自组装颗粒膜（SAPM）的微流控器件，利用蒸发驱动毛细力将颗粒浓缩至目标微腔阵列，并通过依次引入不同溶液调控微腔阵列的化学环境。结果表明，该 SAPM 集成微腔阵列可在 2 h 内将微颗粒浓缩至多 120 倍，在 1 h 内将微生物细胞浓缩至多 3...
Multiplexed detection of lectins using integrated glycan-coated microring resonators.
本文报道了一种基于氮化硅（SiN）微环谐振器的多路无标记芯片生物传感器的系统设计、制备与表征。作者提出以检测限（LOD）为优化目标，将谐振线型曲率与系统噪声统一纳入品质因数（FOM），通过调节波导-谐振器耦合强度优化传感器。实验发现，在本文噪声条件下，约6 dB欠耦合谐振器相比传统临界耦合设计可在相同LOD下降低约40%光功率消耗，...
New advances in electrochemical biosensors for the detection of toxins: Nanomaterials, magnetic beads and microfluidics systems. A review.
纳米技术在生物分析器件中的应用，对食品安全与环境应用中的毒素检测具有特殊优势。由于待测毒素浓度低且分子尺寸小，电化学生物传感器因高灵敏度和设计灵活性而受到广泛关注。将纳米材料引入传感器构型可进一步提高灵敏度，并实现简单、快速、多重检测。本文概述了将碳纳米材料和金属纳米材料用于毒素检测的电化学生物传感器，同时讨论了基于磁性微球或集成于...
Clinically relevant analytical techniques, organizational concepts for application and future perspectives of point-of-care testing.
近患者检测（POCT）近年来发展迅速，可在患者附近快速获得结果并减少前分析干扰，具有改善患者预后的潜力，尽管其临床价值仍受检验与医疗专业人员审视。POCT 也越来越多用于医疗资源有限的发展中国家，以应对基层医疗服务不足。本综述系统介绍支撑 POCT 的新兴技术，包括基于先进微流控与纳米材料的检测平台、器件微型化以及多路复用检测模式。...
Nanoelectronic three-dimensional (3D) nanotip sensing array for real-time, sensitive, label-free sequence specific detection of nucleic acids.
DNA测序与基因分型能力的提升推动了人类生物学与医学研究，尤其在医学诊断中应用广泛。然而，无标记、实时、高通量且低成本的生物传感平台仍受两大因素限制：一是传感器表面探针分子不足导致结合动力学缓慢，二是现有平面二维结构造成质量传输受限。本文提出一种新型三维（3D）、高灵敏、实时、低成本且无标记的纳米尖端传感阵列，用于快速、直接的序列特...
Bacteria detection based on its blockage effect on silicon nanopore array.
细菌检测对保障食品与饮水安全具有重要意义。本文提出一种基于纳米孔阵列堵塞效应的快速细菌检测策略。传感膜由电化学刻蚀单晶硅制备的多孔硅（pSi）纳米孔阵列构成，并集成于 PDMS 微流控通道中。多孔硅表面经 APTES 和戊二醛活化后固定大肠杆菌抗体，可选择性捕获样品中的大肠杆菌。捕获的细菌在孔口形成空间位阻，降低纳米孔阵列对探针分子...
Development of a highly specific and sensitive cadmium and lead microbial biosensor using synthetic CadC-T7 genetic circuitry.
本文从海洋沉积物来源细菌Bacillus oceanisediminis 2691的基因组中挖掘到多个cadC同源基因，这些基因编码重金属响应型转录因子。作者利用荧光报告基因系统表征了各CadC蛋白对重金属离子的响应，发现不同CadC调节蛋白对Cd2+、Pb2+、AsO2−和Zn2+具有不同特异性，可作为模块化重金属生物传感器元件。...
Nanopillar films with polyoxometalate-doped polyaniline for electrochemical detection of hydrogen peroxide.
本文报道了一种基于聚氧化金属（POM）掺杂聚苯胺（PANI）纳米柱膜的无酶电化学生物传感器，用于过氧化氢（H2O2）检测。通过恒电位共电沉积，在电聚合过程中将 POM 嵌入 PANI 基体，形成薄而均匀的 POM-PANI 涂层；有序一维纳米柱结构可促进电解液扩散、增大电极界面并加速电子与离子传输。循环伏安和计时电流测试表明，POM...
Real-Time Capture and Visualization of Individual Viruses in Complex Media.
在复杂溶液中直接对单个病毒和纳米颗粒进行无标记成像，对病毒学研究和生物传感应用具有重要意义。理想的可视化技术应快速、灵敏、低成本，并尽量减少样品制备和操作人员经验。现有方法通常需要荧光标记或电子显微镜，成本高且耗时。本文提出一种实时、灵敏、无标记的成像技术，可直接在血清等复杂溶液中观察病毒和纳米颗粒。作者将单颗粒干涉反射成像传感器（...
Determination of cell metabolite VEGF₁₆₅ and dynamic analysis of protein-DNA interactions by combination of microfluidic technique and luminescent switch-on probe.
本文合理设计了一种新型G-四链体选择性发光铱(III)配合物，用于在微流控体系中快速检测寡核苷酸和VEGF165。该探针具有G-四链体选择性，可实现快速、灵敏检测。该新探针被用作一种便捷的生物传感器，用于无标记定量分析细胞代谢产生的VEGF165蛋白，并且与微流控平台结合用于研究适配体–蛋白相互作用的动力学过程。基于流体聚焦和扩散混...
Highly sensitive detection of urinary protein variations using tilted fiber grating sensors with plasmonic nanocoatings.
表面等离子共振（SPR）光纤生物传感器可作为大型棱镜构型的低成本、易实现替代方案，用于高灵敏度生物样品测量。其微型化和远程操作能力使其适用于难以到达空间甚至体内的单点传感。本文报道的生物传感器构型采用商用单模光纤中的倾斜光纤布拉格光栅（TFBG），并在其表面镀覆纳米级银膜。关键在于将银膜厚度降至约20–30 nm（而非激发SPR最优...
Optical Biosensors for the Detection of Pathogenic Microorganisms.
病原微生物是多种传染病的致病因子，其快速、准确检测对公共卫生安全至关重要。传统培养法耗时长、劳动密集，且对多种病原体的灵敏度有限。光学生物传感器具有使用简便、快速、便携、可多路检测且成本较低等优势，在病原诊断中受到广泛关注。本文综述了用于病原微生物检测的光学生物传感器研究进展，重点讨论比色传感器与等离子体传感器等技术平台，以及抗体、...
Development of an aptasensor for electrochemical detection of exosomes.
外泌体是直径约50–100 nm、由多种哺乳动物细胞分泌的小囊泡，与肿瘤抗原和抗肿瘤免疫应答相关，可作为癌症生物标志物。本文报道了一种基于适配体的电化学生物传感器，用于外泌体的定量检测。特异性识别外泌体跨膜蛋白CD63的适配体被固定于金电极表面，并集成到微流控系统中。预先标记氧化还原基团的探针链与电极表面锚定的适配体杂交形成双链。当...
Real-time concentration monitoring in microfluidic system via plasmonic nanocrescent arrays.
本文报道了一种基于电子束光刻制备的纳米新月（nanocrescent, NC）图案局域表面等离子共振（LSPR）效应的片上生物/化学传感器。具有不同尺寸特征的NC阵列表现出可控的等离子体性质，与基于有限差分时域（FDTD）模型的模拟结果一致。当两个相对NC尖端间隙约为43.3 nm时，所制备样品实现了约699.2 nm/RIU的最高...