蛋白质纳米技术需要理解单个蛋白如何与其他分子结合并组装成更大结构。为检测生物分子而引入标记物可能影响生物分子相互作用，因此需要无标记相互作用与吸附分析。本章及下一章综述两种生物传感器技术：表面等离子共振（SPR）和石英晶体微天平（QCM）。二者均可实时分析生物分子相互作用且无需标记。SPR 是光学技术，对受光照金表面附近蛋白或其他分...
黄曲霉毒素M1（Aflatoxin M1, AFM1）是允许存在于牛奶中的最具毒性霉菌毒素之一，各国对其限量极为严格，因此超痕量选择性检测对食品安全具有重要意义。本文在互指电极（IDE）表面电化学聚合Fe3O4掺杂聚苯胺（Fe3O4/PANi）复合膜，构建用于AFM1检测的电化学适配体传感器。该传感器以固定化AFM1适配体（APT）...
本文报道了一种完整的光子线分子生物传感器微阵列芯片架构及其配套仪器。芯片采用硅绝缘体上（SOI）工艺，将毫米级硅光子线波导折叠成螺旋微环谐振器，每个传感器直径约50 μm，可独立提供分子结合曲线；16和128通道芯片已制备并测试，128个传感器阵列仅占2×2 mm²，芯片尺寸为6×9 mm²。芯片单片集成微流控样品输送通道，其尺寸和...
膀胱癌是全球常见恶性肿瘤，尿液端粒酶活性检测因癌细胞高表达端粒酶而成为膀胱癌诊断的潜在工具。传统端粒酶检测依赖基于PCR的TRAP法，但存在耗时长、设备试剂昂贵且易受PCR伪影影响等问题。本文报道一种基于硅微环谐振器的无标记、无PCR芯片检测系统，用于检测膀胱癌细胞J-82和HT-1376提取物中的端粒酶活性。微环表面经APTES和...
本文通过模拟纳米复制光子晶体（PC）无标记生物传感器的反射光谱，考察结构参数对性能的影响。研究选取光栅周期、占空比、缩放光栅高度和TiO2层厚度作为设计因素，以峰值波长（PWV）、半峰全宽（FWHM）、体/表面灵敏度品质因数（FOM）及表面/体灵敏度比（S/B）为响应指标。参数分析表明，光栅周期对PWV起主导作用，且与其他缩放设计因...
电气检测有望为蛋白生物标志物检测提供高灵敏、低成本、便携、自动化和多路联用的手段，从而支撑疾病分层和即时诊断的发展。然而，这类无试剂高灵敏检测在血清等复杂液体中常面临严重的非特异信号和电活性背景干扰问题。本文报道了一种基于化学吸附两性离子聚合物支撑层和相位监测非法拉第电化学阻抗谱（EIS）的高灵敏、选择性胰岛素电化学生物传感器，并完...
本文报道一种新型无标记光学生物传感器，将可调光子晶体谐振反射器用作外腔激光腔的波长选择反射镜。光子晶体由低成本塑料材料制备，其共振波长可因表面生物分子吸附而发生移动；半导体光放大器为激光过程提供增益，使器件通过正入射非接触照明光子晶体并将反射光直接返回放大器，形成简单检测系统。作者演示了单模连续波激光波长受生物分子诱导的平滑调谐。由...
本文报道一种无标记 microRNA (miRNA) 生物传感器，通过形成薄绝缘聚合物膜放大分析信号。该传感器由寡核苷酸修饰的金电极构成。目标 miRNA 与表面捕获探针(CP)杂交后，用核酸酶 I 消化去除未杂交的游离 CP 链，以降低背景。随后进行第二次杂交，将带寡核苷酸尾的 G-四链体-血卟啉 DNAzyme 引入传感器表面。...
铜是多种生物过程必需的微量元素，但过量摄入会损害健康，且常与镉、镍、铅等重金属共存，因此需要简单、选择性的铜检测方法。本文报道一种基于催化DNA（DNAzyme）的无标记电化学阻抗生物传感器，用于检测Cu2+。生物素化DNAzyme通过avidin–biotin作用固定于avidin–石墨环氧复合（Av–GEC）电极表面。Cu2+与...
绝缘体上硅（SOI）晶圆是光学集成电路最具吸引力的平台之一，有望实现高性能超大规模集成（ULSI）和器件微型化。本研究基于对多孔硅微腔（PSM）光学特性的仿真，通过电化学刻蚀在 SOI 晶圆上成功制备了用于 1555.0 nm 光波长 DNA 检测的高效 PSM。反射光谱中半高宽约 26.0 nm 的窄谐振峰赋予器件高 Q 因子，从...
本文报道了一种基于碳纳米纤维（CNF）纳米电极阵列的无标记生物传感器，用于心肌肌钙蛋白I（cTnI）检测，以辅助急性心肌梗死的早期诊断。作者将抗人心肌肌钙蛋白I单克隆抗体（anti-cTnI）固定于垂直排列的CNF表面，并采用循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）监测抗体固定及人cTnI结合过程。结果表明，抗体—抗原特异性结合会...
本文报道了一种全聚合物电化学微流控生物传感器，以Topass为基底，采用对甲苯磺酸盐掺杂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT:TsO）及其羟甲基衍生物PEDOT-OH:TsO构成的导电聚合物双层作为电极材料。PEDOT-OH:TsO层通过共价修饰分别固定对氨苄西林（ampicillin）或卡那霉素A（kanamycin A）具有高...
本文批判性综述了可实现无标记DNA检测的电化学DNA生物传感器的检测限，涵盖其生物电化学换能原理与近年突破。作者根据生物电化学换能性质建立简单分类，比较直接鸟嘌呤氧化、非法拉第阻抗、氧化还原探针标记、长程电子转移、导电聚合物以及法拉第电阻变化等类型传感器的效率。综述指出，电化学DNA传感器相比荧光法具有无标记和直接电换能优势，但检测...
基于水平极化表面剪切波的表面声波（SAW）器件可实现蛋白质的直接、无标记实时检测。信号响应变化主要来源于器件表面质量增加和粘弹性变化。通过合适的传感器构型，可通过测定振荡器谐振频率变化检测各类结合反应。构建生物传感器时，SAW器件需涂覆能特异性结合分析物的传感层。涂层中引入中间水凝胶层已被证明非常适合固定与分析物对应的捕获分子或配体...
本文报道了一种用于飞摩尔级微小RNA（microRNA，miRNA）检测的简单、超灵敏无标记生物传感器。该传感器以氧化铟锡（ITO）玻璃片为基底，在其表面通过醛基硅烷固定一层电荷中性的吗啉捕获探针（morpholino capture probes，MCPs）。当目标miRNA与MCPs杂交后，原本中性的电极界面因miRNA磷酸骨架...
本文基于自催化和外切酶III（Exo III）辅助的目标循环放大策略，开发了一种简单、无标记、等温且超灵敏的电化学DNA生物传感器。作者将四链体形成寡核苷酸S1与分子信标S2杂交构建双链DNA探针，并通过Au–S作用固定于金电极表面作为识别元件。当目标核酸存在时，分子信标链可被Exo III逐步切除，同时释放目标DNA并自主生成新的...
近年来，聚苯胺或其衍生物可通过共轭界面与DNA碱基间的π-π作用高效固定探针DNA。本文以自掺杂聚苯胺（SPAN）–DNA杂化体为平台，构建无标记、无试剂且具有电化学自信号放大特征的DNA生物传感器。该策略基于SPAN与DNA碱基间的π-π作用，以及单链DNA（ssDNA）与双链DNA（dsDNA）在刚性、碱基堆积、电荷分布和长程电...
本文报道了一种用于检测 microRNA-155（miRNA-155）的新型无标记安培生物传感器。该传感器基于由 Nafion、硫堇（Thi）和钯纳米颗粒（nano-Pd）组成的导电自组装多层结构。首先将 Nafion 滴涂在裸玻璃碳电极（GCE）表面，随后利用 Nafion 的阳离子交换作用吸附 Thi；再借助 Thi 的氨基作为...
特异性生物识别是许多生物过程的关键，亟需高灵敏、无标记的生物传感器。超材料因其独特电磁特性成为生物传感的潜在选择。本研究基于太赫兹超材料，利用十八烷硫醇（ODT）和生物素对其进行功能化，制备了一种用于检测链霉亲和素–琼脂糖（SA）的无标记、高灵敏且特异性传感器。结果表明，超材料的低频和高频共振模式均可用于SA检测；在未稀释商业SA溶...
光学生物传感技术对无标记监测生物分子相互作用至关重要。随着功能蛋白质组和药物发现对高通量应用的需求增加，需要简便且通用的受体蛋白固定化方法。本文开发了一种用于微环谐振器生物传感器的聚合物平台，使受体蛋白可直接固定在波导表面，无需额外表面修饰。采用三种前驱体混合的溶胶-凝胶过程制备液态杂化聚硅氧烷，该材料可光刻、光固化并用于紫外压印。...