隐孢子虫是一种原虫病原体，对公共健康和经济构成重大威胁。本文报道了一种便携式比色生物传感平台，利用寡核苷酸修饰的金纳米颗粒（AuNPs）实现隐孢子虫RNA的灵敏、选择性、无标记且无PCR检测。将一对特异性巯基化寡核苷酸固定于AuNPs表面，其序列互补于隐孢子虫RNA的相邻区域。比色反应在微加工芯片上进行，并置于3D打印支架中，从而无...
新冠疫情由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，早期诊断与隔离对控制疫情至关重要。现有核酸检测方法对样品质量和实验室条件要求较高，难以满足灵活应用需求。本文报道一种激光诱导石墨烯场效应晶体管（LIG-FET）用于检测SARS-CoV-2。该器件通过不同还原度的激光诱导石墨烯制备，形成牡蛎礁状多孔石墨烯通道，以富集...
乙型肝炎病毒（HBV）感染是全球公共卫生威胁，慢性乙型肝炎（CHB）可能进展为肝细胞癌（HCC），亟需低成本、可实用的诊断方法。本研究采用商业半导体工艺制备多晶硅纳米线场效应晶体管（pSiNWFETs），并通过化学功能化实现乙肝病毒表面抗原（HBsAg）和乙肝病毒X蛋白（HBx）的飞摩尔级无标记检测。HBsAg是HBV感染诊断的标志...
电学阻抗生物传感器与微流控器件结合，可在单细胞尺度对基础生物学过程进行高通量分析。这类专用分析工具能够以高灵敏度评估药物有效性与毒性，并在单细胞水平表征生物功能。由于可测量参数取决于单细胞捕获方法，相关技术发展最终决定传感器效率与性能。识别单细胞捕获技术的最新趋势，可为新结构设计和与其他技术组合带来机会，从而推动更先进应用，提高对目...
本文报道了一种基于太赫兹发射技术的适配体生物传感器，用于快速高灵敏检测小分子微囊藻毒素-LR（MC-LR）。该传感器核心为太赫兹化学显微镜（TCM）传感板，由蓝宝石衬底上的薄硅层及其表面天然二氧化硅层构成。DBCO标记的DNA适配体通过一步点击化学与硅烷化表面的叠氮基团共价连接，密度泛函理论估算表面活性位点约为3.8×10^13 c...
本文是《Scientific Reports》原论文的出版更正，更正内容为图4图例误用了图5图例。原论文报道了一种无标记光纤球尖生物传感器，用于皮摩尔水平检测 CD44 蛋白。该传感器以光纤球尖作为光学换能端，表面依次使用 3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）、11-巯基十一烷酸（MUA）以及 EDC/NHS 进行化学修饰，以构建...
肿瘤来源外泌体miRNA在癌症发生与进展中可能具有重要功能，是早期诊断和预后监测的潜在生物标志物。然而，外泌体miRNA的简单、灵敏且无标记检测仍具挑战。本文报道了一种基于聚合物分选高纯度半导体碳纳米管（CNT）薄膜的超灵敏、无标记且稳定的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于检测外泌体miRNA。与传统CNT FET不同，该传感器...
前体梯度同源物2（AGR2）是多种癌症的潜在生物标志物。在胰腺癌中，癌前病变可将其分泌至胰液，因此灵敏检测AGR2对胰腺癌及其他癌症的早期诊断具有重要价值。本文报道了一种基于纳米结构多孔硅薄膜的无标记AGR2适配体传感器，并通过加速目标传质和降低系统噪声来提高灵敏度。传感器以阳极氧化多孔硅Fabry-Pérot薄膜为光学换能器，表面...
本文提出一种基于聚合物技术的干涉型电光生物传感器件，其核心为嵌入双层单原子石墨烯电容的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）。在电容两端施加外部电压时，电场作用于上下石墨烯层，改变其表面电荷密度与费米能级位置，从而调节石墨烯的电光性质，使聚合物波导中的光吸收可随电压连续调控。与此同时，该电场-光场耦合增强了传感区倏逝波与石墨烯的相互作用，使干...
固体表面上分子分析物的电离态对基础科学及纳米生物传感器设计具有重要意义。这些电离态由待测物质中分子之间以及分子与靶表面之间的相互作用诱导产生。本文利用 COMSOL Multiphysics 软件对带栅极控制的动态 PIN 二极管进行计算机模拟，研究表面电荷密度和分布对器件输出信号生成的影响。该器件具有内置势垒，能够在动态阳极偏置下...
本研究开发了一种基于液晶（LC）的单基底生物传感器，通过在二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵（DMOAP）修饰的玻璃片上旋涂液晶薄膜实现。与传统夹层液晶池相比，旋涂法简化了制备流程，并可通过调节转速精确控制膜厚，从而减少人工组装误差。对于牛血清白蛋白（BSA），4.2 μm 厚商用向列相液晶 E7 夹层池的检出限为 1...
世界卫生组织预测，抗菌药物耐药性（AMR）将在未来数十年成为全球主要死因之一。抗生素滥用使许多病原菌产生耐药性，细菌生物膜尤其难以清除。因此，亟需非破坏性、无标记的实时技术来研究生物膜形成与成熟，并评估抗生素效率。本文提出一种基于并联互指微电极与纳米电极双阵列的新型光电器件，用于同时开展光学与电学测量以监测细菌生物膜演化。纳米电极区...
本研究提出一种将局域表面等离子共振（LSPR）传感阵列与平行微流道集成的无标记多路检测系统。LSPR传感阵列通过纳米压印和溅射金在聚碳酸酯（PC）基底上制备，形成可产生Fano型共振光谱的纳米等离子结构。聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流道与PC LSPR阵列经(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷（APTES）表面处理和氧等离子处理后键合，构成...
本文提出并数值研究一种透明介电调制双沟槽栅工程金属氧化物半导体场效应晶体管（DM DT GE-MOSFET）无标记生物传感器。器件采用上下分裂透明氧化铟锡（ITO）外栅与埋入源区内的内栅结构，在硅膜上下形成纳米沟槽腔体，腔内生长1 nm二氧化硅（SiO2）用于固定生物分子。通过改变腔内生物分子的介电常数或表面电荷密度，调制栅-沟道耦...
血清中CD44蛋白水平升高与多种癌症的肿瘤负荷和转移相关，而现有临床检测方法耗时且依赖标记试剂，因此开发快速、无标记的定量检测手段具有重要意义。本研究报道了首个基于光纤球头器件的CD44蛋白光学纤维生物传感器。该传感器采用通信级单模光纤，通过CO2激光熔接机快速、稳健地制备球头结构，无需在光纤芯内刻写光栅。器件对周围介质折射率变化表...
本研究报道了基于碳纳米管场效应晶体管（CNT FET）的适配体传感器用于腺苷检测，并比较了两种腺苷适配体序列：35-mer 和 27-mer。在相同传感平台上，35-mer 适配体对腺苷的检出限为 100 pM，解离常数为 1.2 nM；27-mer 适配体的检出限为 320 nM，解离常数为 160 nM。识别过程中，35-mer...
本研究制备了一种基于表面等离子共振（SPR）的免疫传感器，用于在水溶液和人工血浆中检测免疫球蛋白M（IgM）抗体。传感表面首先用1,8-二硫辛烷修饰，再通过Au–SH相互作用固定氨基功能化金纳米颗粒（N-AuNPs），随后利用EDC/NHS偶联反应将抗人IgM抗体（a-hIgM）固定于N-AuNPs表面。采用扫描电子显微镜（SEM）...
本文提出一种在可见光波段具有可调响应的光子生物芯片，用于血细胞分选应用。传感器核心由ZnS和Ge交替多层膜构成，中间设置可注入生物样品的生物细胞腔。为提高芯片灵敏度，生物细胞腔被空气层包裹，其侧壁涂覆单层石墨烯。研究首先针对白细胞成分（WBC）和红细胞成分（RBC）提取结构参数的最优值，随后通过改变探测光入射角和偏振态考察传感器探测...
2020年初SARS-CoV-2疫情暴发使快速、准确、低成本的现场检测成为遏制传播的关键。现有RT-PCR和血清学检测虽有效，但依赖实验室、耗时长且难以满足大规模筛查需求。本文综述了用于COVID-19即时诊断的先进片上实验室光学生物传感器，重点讨论集成光学器件、表面等离子共振/局域表面等离子共振以及石墨烯、氧化石墨烯、过渡金属二硫...
疟疾早期检测对降低死亡率至关重要。传统手动显微镜诊断耗时长且易出现误报，因此需要高速、低成本且结果准确的生物传感器。疟原虫感染红细胞后，会改变红细胞的机械、物理和生化结构，使其折射率发生变化，正常红细胞与感染红细胞之间存在折射率差异。本文利用该因素设计了一种无标记光子生物传感器，用于检测人体疟疾。所提出的光子晶体传感器尺寸为10 μ...