低浓度小分子检测对现有化学与生物传感器具有挑战性。本文设计了一种基于对称金属包层等离子体波导（SMCW）的高灵敏等离子体生物传感器，用于检测生物分子。通过精确设计结构并调节导波层厚度，可激发超高阶导模，从而在折射率变化时产生陡峭相位变化和较大的 Goos–Hänchen 横向位移。该位移与 SPR 传感基底反射信号的光学相位变化锐度...
计数活细菌和功能性噬菌体是微生物学、监测、生物制药和诊断的基础，但传统菌落形成单位（CFU）和斑形成单位（PFU）计数仍依赖缓慢、费时的琼脂平板培养。本文报道一种无生长指示染料的微流控试纸条方法，可快速、简便地测定液体样品中的CFU mL−1和PFU mL−1。作者首次证明，氟聚合物微毛细管结合数字成像可在“蘸取-检测”格式中快速计...
基于表面等离子共振（SPR）的生物传感器可实现无标记、高灵敏度分析物检测，无需样品前处理。然而，SPR 在生物样品病毒检测中的应用仍有待拓展。氧化石墨烯（GO）具有良好生物相容性及丰富羟基、羧基，已用于蛋白质和金属离子传感。本研究探索 GO 修饰对 SPR 传感器灵敏度的影响，并构建 GO 修饰的傅里叶变换 SPR（FT-SPR）传...
随着冠状病毒快速传播和多代变异，快速药物研发变得迫切。解决该问题的主要障碍是在分子水平上充分构建细胞膜，以便在体外定量观察细胞对病毒和药物分子的响应，缩短药物实验周期。本文提出一种基于支持脂质双层（SLB）的芯片生物传感器，用于快速、无标记地筛选有效抑制药物。作者制备了扩展栅电极，并通过嵌入血管紧张素转换酶2（ACE2）受体的SLB...
白介素-6（IL-6）是炎症、晚期COVID-19及多种癌症（包括卵巢癌）的生物标志物。本研究开发两种基于阵列表面等离子共振成像（array SPRi）的血浆IL-6检测生物传感器。一种以小鼠单克隆抗IL-6抗体为识别元件，经半胱胺连接臂固定于金表面；另一种以IL-6特异性抑制剂galiellalactone为识别元件，经十八烷硫醇...
本文提出一种基于硅纳米线生物传感器的电位法，用于生物过程中谷氨酰胺浓度的实时监测。该方法仅采用一步水解反应，相比文献中常用的两步反应更为简便。硅纳米线场效应晶体管（SiNW FET）表面的 Al2O3 传感层对溶液 pH 具有近能斯特响应，典型灵敏度为 58.4 mV/pH，接近室温能斯特极限 59.1 mV/pH。谷氨酰胺在谷氨酰...
尽管人类端粒G-四链体已被广泛研究并用于多种生物传感器，但关于人类端粒G-三链体（ht-G3）特性与功能的研究仍较少。本文报道 ht-G3 能够点亮硫黄素T（ThT），并通过引入靶标循环策略建立了一种灵敏的RNA检测平台。作者筛选了 ht-G3 促进 ThT 产生强荧光的最优条件，并据此设计了一种针对 SARS-CoV-2 N 基因...
环状核糖核酸（circRNA）由线性初级转录本经回接事件形成，具有结构稳定和组织特异性，其准确定量对疾病诊断至关重要。本文构建了一种无标记荧光生物传感器，用于超灵敏分析 circRNA。该策略将目标启动的级联信号放大与“点亮”型 G-四链体相结合，仅需一条靶向 circRNA 特异性回接点（BSJ）的辅助探针。当存在 circRNA...
微流控技术与电化学分析的结合发展出单片微型化检测系统，可精确控制样品体积，并以低成本、短时间实现多分析物检测。微流控电化学传感器件（MESDs）有望作为疾病分子标志物检测与监测的精准传感系统，具有样品前处理与检测自动化、样品和试剂用量低、单次运行多分析物检测、单器件多路复用以及便携、易操作和可一次性使用等优势。无标记MESDs可提供...
蛋白酶在蛋白消化、伤口愈合等生理过程中发挥关键作用，监测其活性并筛选抑制剂对多种疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。本文报道了一种通用、无标记、均相的电化学方法，基于肽-铜相互作用监测蛋白酶活性。蛋白酶切割肽底物后，在N端第1位或第3位产生含组氨酸残基（His1或His3）的铜结合螯合肽。产物肽与Cu(II)形成的络合物与游离Cu(I...
尽管基于纳米材料的场效应晶体管（FET）作为快速诊断工具受到广泛关注，但由于稳定性、可靠性、重现性和可规模化量产不足，FET 传感器在临床应用中仍面临挑战。本文提出一种远程浮栅（RFG）FET 构型，以消除二维还原氧化石墨烯（rGO）传感表面的器件间差异，并抑制溶液界面大部分不稳定性。通过系统研究不同 rGO 厚度、覆盖率和还原温度...
本文报道了一种无标记、高灵敏度、微型化的微波微流控生物传感器，用于在流动状态下检测活细胞。该器件将微带stub谐振器集成于微流控结构上方，并采用金属纳米线填充多孔氧化铝膜技术，使细胞悬液在微通道中流动时位于stub尖端与接地平面之间，从而利用均匀且集中的电场分布。当单个活细胞进入传感区时，其相对介电常数与周围生物介质不同，引起传输信...
石房蛤毒素（STX）是一种高毒性、广泛分布的麻痹性贝类毒素，对环境和人类健康构成严重威胁，亟需便捷、经济的检测方法。本研究提出一种无标记电解质-绝缘体-半导体（EIS）传感器，其表面通过层层组装法构建正电荷聚酰胺胺（PAMAM）树状大分子层，并将对 STX 敏感的适配体（Apt）静电固定于 PAMAM 层上。该结构使适配体在 Deb...
本文构建了一种基于少层二硫化钼（MoS2）纳米片的电化学生物传感器，用于高灵敏检测肿瘤标志物循环肿瘤DNA（ctDNA）。少层MoS2纳米片通过剪切剥离法制备，与机械剥离法和锂离子插层法相比，该方法操作更简便，所得纳米片具有良好电化学活性。传感平台基于MoS2纳米片对单链DNA（ssDNA）和双链DNA（dsDNA）的差异化亲和力构...
循环肿瘤细胞（CTC）检测仍面临巨大挑战，部分原因在于CTC丰度低（1–10 cells/mL）。本文提出一种等离子体倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）生物传感器用于乳腺癌细胞检测。该传感器由18° TFBG构成，光纤表面镀有50 nm厚金纳米薄膜，并固定针对GPR30的特异性抗体；GPR30是多种乳腺癌中表达的膜受体，作为捕获探针。体...
DNA功能化金纳米颗粒已用于生物传感器开发和药物递送等应用，但多核苷酸链对单金纳米颗粒化学界面阻尼（CID）的影响尚未见报道。本研究采用总内反射散射（TIRS）方法测量金纳米棒（AuNRs），揭示胺基（NH2）连接的富鸟嘌呤DNA通过氮原子与金表面相互作用诱导的CID效应，并阐明NH2与DNA之间线性碳链长度（NH2-Cn-DNA，...
隐孢子虫是肠道原虫病原体，是儿童死亡和健康成人腹泻的主要原因之一。检测隐孢子虫对预防潜在暴发具有高度优先性。本文开发了一种简单、易制备、低成本的芯片基电化学生物传感器，用于水样中隐孢子虫卵囊的敏感无标记检测。传感器采用标准光刻工艺制备，具有三电极设计，并通过自组装硫醇化蛋白G与抗隐孢子虫单克隆抗体（IgG3）的杂化层修饰电极。采用电...
本文报道一种40 GHz微波生物传感器，用于监测和表征接受电化疗的单细胞（THP-1），并获得治疗效率的电子签名。该传感器提出一种非破坏、无标记技术：首先可在培养液中快速测量未处理单细胞，提取两个频率相关介电参数，即电容C(f)和电导G(f)；其次可有力揭示化学膜通透化处理（皂苷）的效应；最后可检测并预测经典化疗药物博来霉素在电脉冲...
无标记直接光学生物传感器（如表面等离子共振，SPR）已成为中心实验室生化分析的金标准。基于光子集成电路（PIC）的生物传感器采用相同的物理传感机制，即倏逝场传感，有望在医疗尤其是即时诊断中发挥重要作用，但需克服从研究实验室向工业应用转化的挑战。当前研究正处于关键节点，为健康与环境领域的现场分析带来机遇。本文简要介绍 SPR 与 PI...
本研究提出一种基于自组装单层金纳米颗粒（AuNPs）电极的基因传感器，用于转基因大豆（GMS）的定性与定量检测。传感电极先在硅基底上溅射金膜，再依次自组装1,6-己二硫醇（1,6-HDT）和含硫基团金纳米颗粒，形成单层AuNPs修饰电极；随后将5′端硫醇修饰的CaMV 35S启动子（P35S）互补单链DNA捕获探针通过硫醇-金作用固...