尽管经皮连续葡萄糖监测系统已可稳定使用约14天，长期植入式生物传感器仍受异物反应形成的纤维封装层影响，导致底物扩散通量下降、传感层内葡萄糖浓度与外部失衡，并引起信号漂移。本文提出一种概念新颖的催化酶生物传感器策略：通过电位控制使传感器在“开”和“关”状态之间切换，并结合极短的开路电位数据采集，最大限度减少底物平衡浓度扰动。该策略要求...
新冠疫情凸显了快速、低成本且高灵敏病毒检测平台的需求。电化学传感器有望满足该需求，但在早期检测和低病毒载量下仍需提高信号幅度。本文对一种用于单病毒颗粒计数的新型生物传感器概念进行有限元分析。该设计将氧化还原循环放大的电化学电流与电泳驱动的电极-颗粒碰撞相结合，以实现快速病毒检测。研究考察了扫描速率、收集极偏置及几何因素等实验与结构参...
酶基电化学生物传感器在实际应用中常面临底物特异性不足、批次间重现性差以及缺乏针对酶固定化效应的定量评价手段等挑战。本文提出一种快速、简便且通用的电化学方法，用于测量酶固定化及共价交联对酶催化活性和底物特异性的影响。该方法适用于催化循环中释放过氧化氢（H2O2）的酶基电化学生物传感器，通过检测 H2O2 在电极表面的氧化电流来定量酶促...
传统病原菌检测方法依赖实验室、耗时长且需要专业人员。微电极可借助介电阻抗谱识别有害微生物，但电极的空间尺寸与布局至关重要，因为相应电场分布决定灵敏度、信噪比和动态范围等传感器参数。为此，作者建立并评估了多种阻抗生物传感器模型，利用 COMSOL 对 2D 和 3D 结构进行有限元模拟。研究测试了不同电极形状，验证了激励幅度对电场梯度...
多巴胺（DA）是调控认知、运动与动机等多种生理功能的重要神经递质，其失衡与帕金森病、注意力缺陷多动障碍、亨廷顿舞蹈症和精神分裂症等疾病相关。电化学检测具有快速、低成本和可实时测量等优点，但常规电极尺寸较大，难以满足体内或体外微环境分析需求。本研究以卟啉基金属有机框架 MOF525 和聚(3,4-乙撑二氧噻吩)（PEDOT）基复合材料...
β-淀粉样蛋白（Aβ）单体的超灵敏检测对研究阿尔茨海默病（AD）病理进展具有基础意义。本文通过简便地工程化金微电极界面，开发了一种新型电化学生物传感器，用于脑脊液（CSF）中Aβ单体的敏感、选择性监测。基于Cu2+–Aβ–血红素（hemin）的特异性配位，Aβ单体指导Cu2+-PEI/AuNPs-hemin双功能纳米探针在微电极界面...
三磷酸腺苷（ATP）在能量代谢和细胞外嘌呤能信号中起关键作用。本文首次报道了一种由简便、高效的无模板电沉积制备的三维双金属 Au/Pt 纳米花修饰 ATP 微电极生物传感器，实现了细胞 ATP 分泌的局部检测。该 ATP 生物传感器通过共固定葡萄糖氧化酶（GOx）和己糖激酶（HEX）构建，具有长期稳定性（4 ℃ 保存 14 天后仍保...
本文报道了一种用于实时、无标记检测脓毒症重要蛋白生物标志物白介素-6（IL-6）的简单传感器系统。该传感器将新型微电极集成于针形硅基底上，以支持快速床旁诊断或血管内连续监测。脓毒症是一种危及生命的免疫失调状态，现有检测依赖中心实验室，分析时间常达12–72 h，难以及时诊断和治疗。微电极具有降低iR降、提高信噪比、简化定量并可在血流...
神经元通过释放谷氨酸等神经递质进行通讯并协调脑功能。谷氨酸释放增加可反映神经元成熟与活动，因此能够在同一组织或培养体系中随时间测量谷氨酸水平对神经发育研究具有重要意义。为此，作者首次开发了一种便捷方法，将具有纳米结构纹理的功能化硼硅酸盐玻璃毛细管制备为电化学生物传感器，用于检测由人胚胎干细胞（hESC）来源、模拟不同脑区的脑类器官中...
本文报道了一种用于单细胞质膜胆固醇检测的胆固醇氧化酶/Triton X-100停泊微电极。传统方法将胆固醇氧化酶固定于微电极表面，通过氧化局部胆固醇外排产生的过氧化氢进行电化学定量，但酶固定后周转率低、信号弱，且难以检测总膜胆固醇。作者将胆固醇氧化酶与1% Triton X-100的磷酸盐缓冲液填充于尖端直径约1 µm的毛细管中，利...
本文报道了一种用于氢气检测的多功能微生物传感器。作者以碳基微电极为基底，将来自 Desulfovibrio vulgaris Miyazaki F 的 [NiFe]-氢化酶嵌入联吡啶鎓（viologen）功能化氧化还原水凝胶中，制备出高灵敏度的氢生物传感器。该微生物传感器被集成到扫描光电化学显微镜（SPECM）系统中，可同时作为局部...
本文采用气相合成制备低表观电容、高电导导电聚合物薄膜，实现快速电化学测量。具体通过氧化化学气相沉积制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩):甲苯磺酸盐（PEDOT:tosylate）薄膜，其电导率为17.1±1.7 S/cm，表观电容为197±14 μF/cm2，比现有商用及已报道PEDOT低约一个数量级。利用多级光刻工艺将薄膜图案化为PED...
皮层脑片是研究癫痫常用且可及的体外模型，其记录技术、促癫痫方案和突变小鼠模型多样，尤其海马结构规则，便于研究。本文介绍将微电极生物传感器与电生理、光学及计算建模相结合，研究嘌呤类神经活性物质腺苷和ATP对癫痫样活动的调节。作者利用酶基微电极生物传感器，在癫痫样活动进行期间直接、实时测量腺苷和ATP的释放，即使事件持续时间很短也能检测...
本文基于理论分析与数值模拟，系统表征了微电极上介导酶促生物电催化反应的伪稳态电流特性。研究以微盘电极为模型，考虑底物、氧化酶和氧化介体在溶液中的反应-扩散过程，并采用有限元方法求解 Butler–Volmer 电极动力学与反应-扩散方程。结果表明，当酶促反应速率远快于底物经非线性扩散的传质速率时，电极附近会形成反应平面，底物的质量流...
在突触中，D-丝氨酸是N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）的内源性共激动剂，参与突触传递与可塑性，并与精神分裂症、亨廷顿病等病理状态相关。准确定量局部D-丝氨酸浓度变化对理解神经-胶质通讯至关重要。本文报道了一种盘状安培酶学生物传感器，用于检测D-丝氨酸。该传感器基于直径25 μm的铂盘微电极，表面电沉积聚间苯二胺（PPD）层，...
我们开发了一种基于N6-二甲基烯腺嘌呤（细胞分裂素）脱氢酶的微型生物传感器，用于实时测定细胞分裂素类植物激素。将玉米来源的细胞分裂素脱氢酶ZmCKX1与二氧化硅胶膜同步电沉积固定在铂微电极表面，并在支持电解质中加入自由电子媒介体2,6-二氯酚吲哚酚（DCPIP），形成具有生物活性的膜，可选择性氧化裂解细胞分裂素的N6侧链。DCPIP...
阻抗谱是表征具有频率依赖行为的材料的有效工具。本文报道了一种全集成多通道阻抗谱提取电路芯片，可在宽频率范围内产生交流激励信号，并对阻抗响应的实部和虚部进行测量与数字化。电路采用0.5 μm CMOS工艺制造，面向细胞膜界面表征，信号发生器可产生10 mHz至10 kHz的正弦波；阻抗提取电路提供100 pA至100 nA可编程电流测...
本文提出一种面向电流模式电化学生物传感的全差分跨阻放大器（TIA）前端电路，采用噪声抵消、失真抵消和斩波稳定技术，同时抑制 1/f 噪声与电路失真。前端由共栅（CG）输入级、辅助共源（CS）抵消级、噪声抵消斩波稳定（NCCS）放大器和电容耦合（CC）第二增益级组成。通过弱反型/强反型偏置和匹配条件，使输入 CG 管的 1/f 噪声与...
本文报道了一种用于超灵敏检测葡萄糖的电化学生物传感器。该传感器以直径约7 μm的碳微纤维为基底，在其表面通过化学气相沉积生长垂直排列的碳纳米管（VA-CNT）阵列，并在碳纳米管上电化学沉积普鲁士蓝（PB）纳米颗粒，形成PB/VA-CNT/CF微电极。随后将葡萄糖氧化酶（GOx）通过戊二醛和牛血清白蛋白（BSA）固定于电极表面，构成G...
微电极生物传感器可用于探测脑组织间液并估计谷氨酸等神经递质的胞外浓度，其选择性主要依赖固定在微电极上的酶保持高底物特异性。然而，酶固定方式对底物特异性的影响尚不清楚，且生物传感器在脑生物样品中的准确性尚未与常规分析技术可靠比较。本研究采用不同酶固定方法制备微电极生物传感器，包括戊二醛（glutaraldehyde, GA）和更温和的...