本研究开发了一种基于压电陶瓷谐振器的新型生物传感器，用于直接检测癌症标志物。首次将商用高谐振频率PZT陶瓷谐振器用作压电生物传感器换能器。设计双陶瓷谐振器并联方案：两个谐振器并联，一个作为传感单元，另一个作为控制单元，以最小化温度波动等环境影响并满足生物传感所需频率稳定性。通过测量频率变化检测前列腺特异性抗原（PSA）和甲胎蛋白（A...
抗菌肽可作为生物识别元件用于细菌检测。本文以IIa类细菌素来源的抗菌肽Leucocin A（LeuA）为例，说明其能够以较高亲和力结合革兰阳性单核细胞李斯特菌（Listeria monocytogenes），而对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、无害李斯特菌（L. innocua）和粪肠球菌（E. faecalis）等其他革兰阳...
本文报道了一种用于 DNA 杂交检测的微流控电化学芯片（lab-on-a-chip, LOC）装置。该装置由 3×3 微电极阵列与双层微流控阀控操纵系统组成，可对微升级样品进行受控、自动化和高通量分析。微电极表面通过硫醇自组装修饰单链 DNA（ssDNA）探针，用于特异性捕获互补 ssDNA 靶标。检测采用电容法，通过测量 DNA ...
大规模、低成本地制造高灵敏度传感器，用于实时检测生化物和分子物质，为生物分析筛查与医学诊断提供了新机遇。平面集成光子谐振器具有小尺寸、可空间与波长复用、可在晶圆级与微流控系统集成的优点，已成为这些应用领域的有前景传感平台。本文实现了一种光流体无标记生物传感器，其核心是嵌入硅/玻璃微流道中的氢化非晶硅（a-Si:H）微环谐振器，微流道...
在药物治疗中，维持循环药物浓度处于治疗窗内至关重要。针对市场上缺乏可靠的即时检测药物监测系统，本文提出一种新型生物传感器。该传感器以适配体作为识别元件、场效应晶体管作为信号换能器，兼具高选择性和高灵敏度，并以替诺福韦作为模型小分子。传感器生物界面由特异性巯基化适配体与 6-巯基-1-己醇（MCH）组成二元自组装单分子层，其比例通过电...
双模波导（BiMW）传感器是一种新型共光路干涉换能器，基于倏逝场检测原理，结合生物识别元件后可在无标记模式下直接检测生物分子相互作用。由于固有高灵敏度，它在环境监测、医学诊断和食品安全等领域具有成为强有力分析工具的潜力。BiMW传感器采用标准硅基工艺制备，可实现低成本生产，并满足现场检测（POC）所需的便携性和一次性使用要求。本章描...
基于金纳米棒（GNR）的无标记传感因其局域表面等离子共振（LSPR）特性而受到关注。与块体金相比，GNR 的 SPR 对生物结合引起的近表面折射率变化更敏感。已有研究多采用溶液态 GNR 探针，但存在读数波动和储存时间短等问题。本文报道了一种芯片化纳米等离子体生物传感器：将功能化 GNR 固定于（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（MPTM...
尽管磁光表面等离子共振（MOSPR）检测具有较高分析潜力，但其生物传感应用长期受限于芯片稳定性问题。本文提出一种基于新型芯片结构、定制测量配置和改进数据分析方法的解决方案，以克服现有 MOSPR 传感检测的局限。芯片结构由传统具有磁性和等离子体性质的同质金属连续层改为含 Co-Au 合金薄层，该结构兼具改进的等离子体性质和磁光性质，...
本文报道了一种基于光纤端面金纳米盘阵列局部表面等离子共振（LSPR）的微型化光纤纳米探针生物传感器。该探针采用电子束光刻和金属 lift-off 工艺在单模光纤端面直接制备可重复使用的金纳米盘阵列，形成介电-金属混合 LSPR 界面。通过混合自组装单分子层（SAM）将小鼠抗人前列腺特异性抗原（PSA）单克隆抗体固定于探针表面，用于无...
区分人源或禽源甲型流感病毒是预防流感大流行的关键需求。甲型流感病毒血凝素（HA）对人源唾液酸受体Neu5Acα(2-6)Gal和禽源受体Neu5Acα(2-3)Gal的选择性结合由HA和神经氨酸酶（NA）基因型决定，是区分人源与禽源流感A病毒的重要特征。本文报道了以固定化6'-唾液酸乳糖（Neu5Acα(2-6)Galβ(1-4)G...
电容生物传感器属于亲和生物传感器，通过直接记录传感器表面与目标分子之间的结合来工作。这类传感器测量电解质/电极界面处介电层的介电性质和/或厚度变化。电容生物传感器迄今已成功用于蛋白质、核苷酸、重金属、糖类、小分子有机物和微生物细胞的检测。近年来，微接触印迹方法被用于在电容电极表面创建非常灵敏和选择性的生物识别空腔。本章综述了电容生物...
本研究首次报道了一种基于便携式表面等离子共振（SPR）系统对人肠道病毒71型（EV71）进行无标记快速定量检测的方法。该SPR仪器采用低功耗微型化平台，将红色光谱可调有机发光二极管（OLED）集成于梯形棱镜上，构成一次性光源模块，以提高实验室和现场应用的便携性。信号处理采用反射率曲线积分面积法，以增强信噪比。研究选择EV71主要衣壳...
癌症细胞的快速、灵敏和特异性检测对癌症诊断与预后至关重要。本文开发了一种基于聚腺嘌呤（polydA）修饰适配体金电极（GE）和 polydA 适配体功能化金纳米颗粒/氧化石墨烯（AuNPs/GO）杂化物的三明治电化学生物传感器，通过差分脉冲伏安法（DPV）实现乳腺癌细胞 MCF-7 的无标记、选择性检测。由于 polydA 序列与金...
本文报道了一种集成毛细微流控的传感器系统，用于在芯片上快速组装生物纳米受体界面并实现无标记生物传感。作者利用基因工程烟草花叶病毒（TMV）病毒样颗粒（VLP）作为纳米受体，其表面显示数千个相同的FLAG标签肽，用于抗体检测。通过开放通道毛细微流控系统中的毛细作用和表面蒸发，实现了VLP受体层在阻抗传感器上的受控、加速组装。仅使用5 ...
本研究原位监测了抗粘附涂层聚(L-赖氨酸)-接枝-聚乙二醇（PLL-g-PEG）及其精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）功能化形式 PLL-g-PEG-RGD 与绿茶多酚表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCg）的相互作用，并实时记录 EGCg 暴露后涂层上的细胞粘附动力学。所用板载波导生物传感器可监测小分子结合，对细胞膜位置及细胞质量分布...
登革病毒（Dengue virus, DENV）是主要由埃及伊蚊和白纹伊蚊传播的虫媒病毒，感染可致出血热甚至死亡，早期检测对降低病死率至关重要。本文报道一种肝素功能化单壁碳纳米管（single-walled carbon nanotubes, SWNT）网络化学电阻生物传感器，用于低成本、无标记、快速检测完整DENV。肝素是宿主细胞...
金黄色葡萄球菌分泌并展示于细胞膜上的蛋白A（Protein A, PA）是鉴定该病原体的重要生物标志物，其快速、特异检测有助于感染识别和治疗决策。本文报道一种简单、无标记、快速的光学生物传感器，用于特异性检测蛋白A。蛋白A结合适配体（PAA）作为捕获探针，通过氨基偶联化学固定在纳米结构氧化多孔硅（PSiO2）薄膜上；多孔硅薄膜作为光...
麸质是存在于小麦及其相关谷物中的蛋白质复合体，由麦胶蛋白和谷蛋白构成，赋予烘焙食品、面包和意面特定质地。麦胶蛋白是引发乳糜泻的主要致病因子，而乳糜泻是西方世界最常见的食物相关疾病之一。鉴于麦胶蛋白检测的重要性，本研究将石英晶体微天平（QCM）这一廉价、坚固的压电换能技术与光子固定技术（PIT）相结合。PIT是一种有效的表面功能化方法...
个性化医学不仅有助于疾病预防、筛查和制定更有效的治疗策略，也能降低现有疗法的副作用。解析基因调控通路可为严重疾病起源提供可靠预后分析，并帮助为个体选择最合适的治疗。mRNA 前体可变剪接是重要的基因调控机制，使细胞根据发育或稳态状态从同一基因产生不同蛋白产物；其失调与疾病发生和进展密切相关，构成一类重要且新颖的生物标志物。本文报道了...
本文提出一种CMOS电容传感器阵列，作为紧凑、低成本的高通量细胞生长监测平台。该生物传感器由8×8个CMOS全差分基于电荷的电容测量传感器组成，采用直流输入ΣΔ调制器将传感器信号转换为数字值，用于读取生物/化学数据并进行后续信号处理。为补偿电流镜晶体管失配，作者提出校准电路，能以小于8.2%的误差消除输出电压偏移。作者利用不同介电常...