本文阐述了一种用于无标记检测的介电调制栅极工程异质结隧穿场效应晶体管（GE-HTFET）生物传感器的直流与瞬态响应。选用低直接带隙材料砷化铟（InAs）作为源区，以增强隧穿FET中的带间隧穿。引入扩展栅结构以稳定纳米腔中的生物分子，显著提升开态电流灵敏度。利用SILVACO ATLAS TCAD工具，考虑生物靶标的介电常数k和电荷密...
准确、简便、高效测定单链 DNA（ssDNA）浓度对 DNA 吸附、生物传感器设计和疾病诊断等分析应用很重要，但仍具挑战。本文研究基于阳离子共轭聚合物（CCP）的 ssDNA 检测方法，利用 CCP 结合 ssDNA 后明显荧光变化。聚[3-(3′-N,N,N-三乙氨基-1′-丙氧基)-4-甲基-2,5-噻吩盐酸盐]（PMNT）对 ...
新冠疫情对现有诊断工具提出巨大挑战，亟需快速、准确、可及的即时检测（POC）设备以监测感染和免疫应答。电化学检测器件易于微型化，适合 POC 应用。本文开发了一种基于互指微电极阵列（IMA）的无标记阻抗免疫传感器，用于检测并监测人血清中的 SARS-CoV-2 抗体。通过偶联化学将 SARS-CoV-2 刺突蛋白（S-protein...
新冠疫情显著推动了即时检测（POC）诊断工具的开发，因为这类工具可用于监测和控制疾病传播。目前多数方法需要复杂实验室仪器和专业人员，才能为新冠诊断提供可靠、经济、特异且灵敏的 POC 检测。本文将智能手机辅助的 Sensit Smart 电位计（PalmSens）与纸基电化学传感器集成，用于检测严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SAR...
本文通过 Silvaco-TCAD 模拟评估了带源口袋的垂直双栅 GaSb/Si 隧穿场效应晶体管（V-DGTFET）生物传感器性能。该器件在源区采用小带隙 GaSb，与 Si 沟道形成 GaSb/Si 异质结，以增强源-沟道间带间隧穿并改善漏电流。研究比较了半栅欠重叠与半栅重叠结构作为无标记生物传感器的性能，针对 APTES（κ=...
本文报道了一种基于双腔体介电调制铁电电荷等离子体隧穿场效应晶体管（FE-CP-TFET）的生物传感器，用于增强生物分子检测灵敏度。通过在源-栅介质界面刻蚀纳米腔体并引入 underlap 与介电调制机制，实现无标记、超灵敏的生物分子检测。铁电材料作为栅堆叠产生负电容效应，可放大低栅压；电荷等离子体技术用于形成源漏区，避免金属掺杂带来...
近年来，高性能介电调制场效应晶体管（DMFET）因沟道长度可小于等于100 nm而受到即时诊断应用关注。本文提出并系统研究了异质栅金属介电调制无结纳米管场效应晶体管（DM-JLNFET）架构，用于无标记电化学生物传感，并采用大量数值器件仿真进行验证。该设计利用纳米管结构对沟道静电的强控制以及无结结构在电子注入和抑制短沟道效应方面的优...
介电调制（DM）场效应晶体管（FET）因可用于生物分子的无标记检测而受到广泛关注，但短沟道效应会限制其灵敏度、可扩展性和能效。为充分发挥 DM-FET 生物传感器的潜力，本文提出一种高可扩展、高灵敏且节能的纳米管隧穿场效应晶体管（NT-TFET）生物传感器，用于无标记检测生物分子。该器件通过修改传统 NT-TFET 结构，在源-沟道...
液晶材料的应用已从电子工业中的显示器件扩展到光学检测生物与化学分析物的新技术。本综述讨论液晶材料作为无标记传感元件在光学、电光与电化学生物传感器中的兴起。液晶分子在外场刺激或与生物分析物、化学物质相互作用时取向发生改变，这一特性被用于构建高灵敏液晶生物传感器。综述按生物分子反应机制（酶促反应、核酸反应和免疫反应）以及不同液晶界面（固...
食品安全是建立消费者信任的核心问题。随着分析技术从传统实验室方法发展到色谱、免疫分析和生物传感，生物传感器因快速、无损、低成本和自动化而成为食品检测的重要工具。表面等离子共振（SPR）生物传感器是一种光学生物传感器，通过光学系统激发和探测金属膜表面的表面等离子体，并利用固定在传感表面的生物分子识别元件捕获样品中的目标分析物。当分析物...
卵巢癌死亡率高且肿瘤异质性强，早期诊断困难。本研究报道了一种基于绝缘体上硅（SOI）纳米线结构的生物传感器（SOI-NW biosensor），用于检测与卵巢癌发生相关的微小RNA（miRNA）。该传感器芯片表面制备有宽3 µm、长10 µm的硅纳米线阵列，采用与CMOS工艺兼容的自上而下方法制造。与目标miRNA互补的寡核苷酸探针...
生物传感与生物成像对于理解活体系统中的生理和病理过程至关重要，例如疾病检测与机制解析。光纤凭借体积小、抗电磁干扰、生物相容性好、响应快、成本低等优势，在生物传感和生物成像领域发挥了重要作用。本文综述了七类常见光纤无标记生物传感器以及光纤在光声成像(PAI)中超声检测的应用。重点介绍光纤光栅、表面等离子共振(SPR)、Sagnac干涉...
本研究以纯 TiO2 和铜掺杂 TiO2（Cu-TiO2）纳米结构为基底，构建无酶、无标记肌红蛋白（Mb）检测生物传感器，用于急性心肌梗死（AMI）识别。采用简便溶胶-凝胶法制备 Cu-TiO2 纳米材料，并通过多种技术表征其形貌、组成、结构、光学和电化学特性，结果显示材料结晶性好、纯度高。将合成纳米材料厚膜涂覆于预制金丝网印刷电极...
本文建立了包含边缘场效应的介电调制双栅二维过渡金属硫族化合物场效应晶体管（DM-DG-TMD-FET）无标记生物传感器解析模型。模型针对两种器件结构：结构1为纳米空腔上方无栅极，结构2为纳米空腔上方有栅极，其传感依据是纳米空腔内生物分子介电常数的调制。所提模型借助少量拟合参数与量子数值仿真结果验证，并与二维数值仿真器 SILVACO...
当前，利用生物标志物评估体内生理过程已成为癌症预防、治疗和预后的重要手段，其中 CD44 蛋白与其配体相互作用可促进转移过程中的侵袭和迁移，因此快速定量检测 CD44 对及时诊断和治疗具有重要意义。现有 CD44 检测方法多依赖标记试剂且耗时较长。本文开发了一种光纤生物传感器，其球形尖端通过低成本溶胶-凝胶法沉积约 100 nm 厚...
生长分化因子11（GDF11）浓度检测方法较少且准确性不足。本文设计了一种扭曲光纤包层表面等离子共振（SPR）传感器，用于高精度检测GDF11浓度。该传感器通过光纤热熔融扭转微加工技术，将光纤芯模耦合至包层模，从而在包层表面构建SPR传感结构；随后对传感表面进行功能化修饰，使其具备对GDF11的特异性识别能力。实验结果表明，在GDF...
免疫球蛋白检测对免疫分析很重要，如感染病诊断、免疫状态评估和中和抗体浓度测定。然而，多数免疫分析依赖标记方法，限制了生物传感器检出限；且抗原需复杂化学固定，固定浓度难以精确控制，降低重现性。本研究提出一种基于红细胞膜（EM）功能化微悬臂梁纳米机械谐振器的无标记抗体检测方法。该方法利用抗体与红细胞表面寡糖（血型抗原）结合现象。作者建立...
在新冠疫情背景下，快速无标记病毒筛查和高灵敏分析工具至关重要。本研究开发了一种基于硅纳米带多通道场效应晶体管（SOI-FET）和介电泳（DEP）控制的生物传感器件，其表面功能化 SARS-CoV-2 刺突蛋白（S蛋白）单克隆抗体，用于检测和表征病毒及其蛋白组分。研究采用基于水疱性口炎病毒（VSV）和 HIV-1 的复制缺陷病毒样颗粒...
本工作将便携式个人血糖仪（PGM）作为电化学装置，用于非葡萄糖靶标SARS-CoV-2 N基因和PCB77的灵敏检测。作者制备了可响应CRISPR/Cas系统的DNA水凝胶，以无标记方式包埋蔗糖酶（invertase）。当靶标存在时，滚环扩增（RCA）产生Cas12a激活所需的重复序列；与一对一识别不同，激活的Cas12a可高效切割...
肺癌因诊断延迟而死亡率高、五年生存率低，亟需快速可靠的早期诊断工具。本文报道一种纳米光子学生物传感器，用于在人血浆中直接、实时检测与肺癌相关的 microRNA-21-5p 生物标志物。该传感器基于硅光子双模干涉波导，以无标记方式实现高灵敏度检测，并在人血浆直接检测中表现出有竞争力的检出能力（估计 LOD 为 25 pM）。作者利用...