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...
本研究报道了一种氧化石墨烯（GrO）修饰的双指交叉电容（DIDC）生物传感芯片，用于高选择性和快速检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）刺突蛋白S1。该DIDC生物活性表面以含Pt/Ti电极的SiO2基底为换能器，通过GrO/EDC-NHS/抗SARS-CoV-2抗体的层层界面自组装化学构建。该平台表现出良好的重现...
本研究构建了一种新型无标记表面等离子共振（SPR）适配体传感器，用于检测SARS-CoV-2的N-gene。该传感器以硫醇修饰的铌碳化物MXene量子点（Nb2C-SH QDs）作为生物平台，用于固定靶向N-gene的适配体。在SARS-CoV-2 N-gene存在时，固定化适配体链发生构象变化并特异性结合N-gene，从而增大适配...
本文报道了一种垂直扩展漏极双栅Si0.5Ge0.5源隧道场效应晶体管（VD-DG-Si0.5Ge0.5S-TFET）生物传感器，用于通过生物分子存在下电学特性调制实现细胞、DNA、蛋白质等生物分子的无标记检测。该传感器具有Si0.5Ge0.5双源结构，并在每个源-沟道界面之上设置两个纳米腔体用于固定生物分子。生物分子固定后，其介电常...
SLOCK（昼夜节律传感器）是一种用于昼夜节律异常诊断与管理的电化学汗液生物传感平台。此前，该平台被设计用于检测肾上腺类固醇皮质醇和脱氢表雄酮（DHEA），以追踪昼夜节律。本研究旨在将该SLOCK平台调谐至检测细胞因子白介素-31（IL-31），从而构建非侵入性慢性疾病诊断与管理平台。研究对传感表面和免疫化学进行了详细表征。结果表明...
河鲀毒素（STX）是一种强效蓝藻毒素，饮用水中限值仅为3 μg/L，因此需要简单、快速、灵敏、低成本且特异的水体检测方法。本文开发了一种基于特异性适配体（APT）的电化学阻抗生物传感器，用于水溶液中STX的检测。该传感器以金电极为基底，将3′端巯基修饰的STX适配体M-30f固定于电极表面，并用6-巯基-1-己醇（MCH）封闭非活性...
近年来，二维材料中的极化激元因其强光场限制、可通过栅压调节载流子浓度以及低损耗吸收带来长极化激元寿命等特性，受到广泛关注并取得显著进展。石墨烯及相关二维材料还具有生物相容性好、无标记检测、可通过分子振动指纹实现生物分子化学识别等优势，可作为未来极化激元生物传感器的理想平台。基于二维材料极化激元的极端空间光场限制有望支持阿托摩尔浓度甚...
光遗传学通过光控手段刺激哺乳动物细胞，显著拓展了对电兴奋组织电生理机制的理解。在先进生物材料支撑下，光遗传学近期为跨生物医学主流的生物分析应用开辟了新传感概念。本文综述了光遗传学生物传感中使能生物材料及新概念的进展，重点讨论工程化细胞在细胞基传感平台中的应用，以及从简单执行器、报告基因到多功能光-化学遗传学工具的光遗传工具箱，用于实...
本研究开发了一种基于酪氨酸酶的微型电化学传感平台，用于无标记检测蛋白酪氨酸激酶活性。该平台可在低样品体积（1–2 µL）下检测酪氨酸激酶底物肽，如 c-Src、Hck 和 Her2。重复测量重现性高，相对标准偏差（RSD）为 6.6%。对 Hck 和 Her2 的检测线性范围为 1–200 U/mL，检出限为 1 U/mL。该平台还...
本文报道了一种用于捕获髓系细胞触发受体2（TREM2）的有效表面固定方案。TREM2 在脑脊液中的升高与阿尔茨海默病相关，可作为疾病早期指示物。作者基于该表面功能化策略，设计、制备并评估了一种基于等离子体干涉仪的生化传感平台，能够检测溶液中生理浓度的 TREM2。该方案采用 RCA1 清洁、APTES 氨基化、sulfo-NHS-b...
河鲀毒素（STX）是海洋生物毒素和贝类食品中重要污染物，传统小鼠生物测定与色谱法费时、成本高且操作复杂。本研究开发了一种基于适配体修饰二维 Ti3C2Tx 纳米片的电解质-绝缘体-半导体（EIS）传感器，用于 STX 的无标记检测。Ti3C2Tx 具有较大比表面积和丰富表面官能团，有利于适配体负载；适配体可与 STX 特异性结合。电...