Optical Biosensors-Principles of Operation and Applications.
生物传感器通常由识别元件和换能器组成：识别元件选择性检测生物分析物，换能器将测得的物理化学性质转换为电信号，再经放大、处理并在用户界面显示，通常还存储于数据系统中。此类传感器可应用于个性化医疗、药物发现、食品安全和植物病害诊断等广泛领域。便携式生物传感器常基于微流控系统或微机电系统（MEMS），用于测量物理或化学参数。尽管生物传感器...
All-in-One Sustainable Thread Biosensor for Chemiluminescence Smartphone Detection of Lactate in Sweat.
微流控线基分析装置（µTADs）因低成本、便携和可持续而成为可穿戴生物传感平台。现有 µTADs 多基于比色或电化学检测，但灵敏度与准确性仍具挑战。为此，作者首次将化学发光（CL）引入 µTADs。利用乳酸氧化酶（LOx）催化乳酸氧化生成过氧化氢，并耦合增强型鲁米诺/过氧化氢/辣根过氧化物酶（HRP）化学发光体系，构建了棉线基化学发...
Poly (ionic liquid) cross-linked hydrogel encapsulated with AuPt nanozymes for the smartphone-based colorimetric detection of zearalenone.
本文设计了一种基于聚离子液体增强聚丙烯酰胺-丙烯酸（PIL-PAM/AA）水凝胶的比色传感器，用于检测玉米赤霉烯酮（ZEN）。通过一锅法合成不同 Au_xPt_y 纳米颗粒，并结合动力学分析与理论计算发现，Au0.4Pt0.6 对 H2O2 的吸附和分解具有较低能垒，表现出较优的过氧化物酶样催化活性（Km=2.02×10^-3 M，...
AI-assisted smartphone-based colorimetric biosensor for visualized, rapid and sensitive detection of pathogenic bacteria.
准确、有效的病原菌检测对控制细菌感染和污染至关重要。本文报道了一种人工智能辅助的智能手机比色生物传感器，通过检测病原菌分泌的透明质酸酶（HAase）实现细菌的可视化、快速和灵敏检测。该传感器由负载氯酚红-β-D-半乳糖苷（CPRG）的透明质酸（HA）水凝胶生物反应器和负载β-半乳糖苷酶（β-gal）的琼脂水凝胶信号发生器组成。细菌分...
Lable-free aptamer portable colorimetric smartphone for gliadin detection in food.
乳糜泻患者目前唯一治疗方式是终身无麸质饮食，因此快速、高效检测食品中麸质具有重要意义。本研究开发了一种无标记适配体比色传感器，用于面粉中麦胶蛋白（gliadin）的快速检测。该传感器利用麦胶蛋白与适配体（aptamer）的特异性结合，调控高浓度氯化钠（NaCl）诱导的金纳米颗粒（AuNPs）聚集与分散状态，从而引起溶液颜色变化。结果...
Portable glucose sensing analysis based on laser-induced graphene composite electrode.
本研究基于激光诱导石墨烯（LIG）复合电极研究便携式电化学葡萄糖传感器。采用 LIG 技术制备柔性石墨烯电极，并通过恒电位沉积在电极表面沉积聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）和金纳米粒子（Au NPs），获得具有良好导电性和稳定性的复合电极。随后使用戊二醛（GA）固定葡萄糖氧化酶（GOx），构建 LIG/PEDOT/Au/GO...
Nanobiosensing Based on Electro-Optically Modulated Technology.
在纳米尺度下，金属具有特殊的电化学与光学性质，在纳米生物传感中发挥重要作用。基于贵金属纳米颗粒的表面等离子共振（SPR）是一种无标记生物传感技术，具有灵敏度高、可靠性好和操作简便等优点。通过在纳米等离子器件上施加电化学激励信号，可调制其表面电子密度，实现电化学耦合SPR，使电信号与光信号联合传递，增大光谱共振位移，从而提高生物传感器...
Smartphone-Based Chemiluminescence Glucose Biosensor Employing a Peroxidase-Mimicking, Guanosine-Based Self-Assembled Hydrogel.
化学发光广泛用于过氧化氢检测，主要利用高灵敏度的过氧化物酶-鲁米诺-H2O2体系。过氧化氢在多种生理和病理过程中发挥重要作用，并可由氧化酶产生，因此为定量这些酶及其底物提供了直接途径。近年来，由鸟苷及其衍生物自组装获得、具有过氧化物酶样催化活性的材料在过氧化氢生物传感中备受关注。这些软材料生物相容性高，可在保持适宜生物传感微环境的同...
Rationally designed molecularly imprinted polymer membranes as antibody and enzyme mimics in analytical biotechnology.
本文是一篇自述性综述，系统总结了在高度交联分子印迹聚合物（MIP）膜与薄膜中构建受体和催化位点仿生结构的新策略。作者提出以模板分子与功能单体预组装、交联聚合、去除模板形成互补印迹位点为核心，并结合计算建模筛选功能单体、优化模板/单体比例，从而理性设计具有抗体或酶模拟功能的合成识别材料。文中介绍了以三嗪类除草剂、内分泌干扰物、食品毒素...
MicroLED biosensor with colloidal quantum dots and smartphone detection.
本文报道了一种具备空间复用测量能力、并采用智能手机进行读出的荧光传感器。生物偶联量子点被用作荧光标记，并由蓝光发射微发光二极管（µLED）激发。一维GaN µLED阵列与玻璃载玻片的一个边缘对接耦合，以利用全内反射荧光（TIRF）原理。位于玻璃波导上表面的生物检测层被激发，产生的荧光由智能手机检测。数字图像中的红、绿、蓝通道被用于将...
Toward waterborne protozoa detection using sensing technologies.
未来数年，干旱和清洁水资源不足将成为人类主要挑战。缺乏用于洗涤、沐浴和饮用水的清洁水源会增加受污染水的使用，并提高水传播疾病风险。许多水传播暴发由原虫寄生虫引起，这些寄生虫可在恶劣环境中保持活性或存活，因此需要采用敏感技术对水资源进行定期监测，以降低暴发风险。具备足够灵敏度和特异性的即时检测（POC）系统是监测平台研究的核心目标。本...
Portable colorimetric enzymatic disposable biosensor for histamine and simultaneous histamine/tyramine determination using a smartphone.
本研究将酪胺氧化酶（TAO）、辣根过氧化物酶（HRP）和 Amplex Red（AR）固定于纤维素上，制备用于组胺检测的一次性比色生物传感器。在酶促反应中，TAO 催化组胺氧化生成过氧化氢，HRP 进一步催化 H2O2 氧化 AR 生成粉色 resorufin（ARox），形成可见色点。利用智能手机读取绿色（G）颜色坐标，可在腐胺和...
Enzymes-Encapsulated Defective Metal-Organic Framework Hydrogel Coupling with a Smartphone for a Portable Glucose Biosensor.
酶具有高催化效率和选择性，但结构脆弱、可加工性差，限制了其在生物传感器中的应用。本文通过缺陷金属有机框架（MOF）共包埋酶，并结合海藻酸钠双交联凝胶化，构建了一种稳健且灵敏的杂化生物传感器。缺陷MOF包埋可增强酶稳定性并保留生物催化功能；海藻酸钠凝胶化赋予MOF生物杂化材料高延展性和机械强度，便于制备珠状、纤维状和片状便携式生物传感...
Smartphone-based magneto-immunosensor on carbon black modified screen-printed electrodes for point-of-need detection of aflatoxin B1 in cereals.
针对现代食品链对食品污染物现场快速检测的需求，本文报道了一种基于智能手机的磁免疫传感器，用于谷物中黄曲霉毒素B1（AFB1）的现场检测。该传感器以碳黑（CB）修饰的丝网印刷电极（SPE）为换能器，采用间接竞争ELISA策略：AFB1单克隆抗体与偶联AFB1-卵白素的磁珠竞争结合样品中的AFB1，再加入HRP标记二抗，经磁铁将磁珠固定...
Nanostructured Interface Loaded with Chimeric Enzymes for Fluorimetric Quantification of Cyclosporine A and FK506.
蛋白质工程进展推动了可替代重型仪器分析诊断方法的蛋白生物传感器开发，但灵敏度、多路复用能力和可制造性仍是限制其广泛应用的关键问题。本文通过构建基于人工变构PQQ-葡萄糖脱氢酶（GDH）的蛋白生物传感器阵列来应对这些问题。作者证明，固定于二氧化硅纳米颗粒（SiO2-NPs）上的GDH可沉积在玻璃纤维片上而不损失活性，颗粒结合的GDH活...
10.1021/acs.analchem.2c00055
用于砷污染检测的全细胞生物传感器通常基于天然细菌感知系统构建，但难以精确调控遗传响应。启动子设计是解决该问题的关键途径之一。本研究以大肠杆菌MG1655中砷响应性的ArsR-Pars调控系统作为识别元件，并连接gfp或lacZ报告基因，构建用于表征重构启动子的遗传电路。首先分析ArsR结合位点（ABS）和RNA聚合酶结合位点库，挖掘...
Imprinted Photonic Crystal-Film-Based Smartphone-Compatible Label-Free Optical Sensor for SARS-CoV-2 Testing.
由 SARS-CoV-2 引起的 COVID-19 已引发全球大流行。为控制疫情传播，发展用于早期识别感染者并在社区中快速信息化传播的技术至关重要。为此，开发一种广泛可用、易用且能灵敏特异检测病毒的光学传感器具有基础性作用。本研究开发了一种基于压印光子晶体薄膜（IPCF）的光学传感器，用于在人工唾液中快速、简便、低成本地检测 SAR...
A Portable 3D Microfluidic Origami Biosensor for Cortisol Detection in Human Sweat.
人汗液中皮质醇水平的分析日益重要，因其可作为压力相关疾病中的“压力生物标志物”，实时反映人体健康状况。本研究开发了一种基于智能手机的便携式三维微流控折纸生物传感器，用于人汗液中皮质醇水平检测。该传感器采用二硫化钼（MoS2）纳米片介导的荧光共振能量转移（FRET）和荧光标记适配体。通过丝网印刷和折叠制备多层结构三维折纸微流控芯片，并...
A smartphone-based visual biosensor for CRISPR-Cas powered SARS-CoV-2 diagnostics.
2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，亟需快速、灵敏、特异的生物传感检测方法。本文开发了一种由CRISPR-Cas12a驱动、智能手机读取的视觉生物传感器，用于超灵敏、选择性检测SARS-CoV-2。SARS-CoV-2来源核酸触发CRISPR-Cas12a对单链DNA报告...
Dual colorimetric strategy for specific DNA detection by nicking endonuclease-assisted gold nanoparticle signal amplification.
入侵性外来物种斑马贻贝（Dreissena polymorpha）的持续扩散是全球重大关切，早期检测尤为关键。基于环境DNA（eDNA）的分析是替代方案。本文提出一种基于切口内切酶（nicking endonuclease, NEase）的DNA靶标信号放大策略，并结合裸眼与智能手机光学分析的双模式比色检测，用于斑马贻贝eDNA的早...