Classification, processing and application of hydrogels: A review.
本文旨在综述有关水凝胶选择性的文献，重点围绕其分类、应用与加工展开。超多孔水凝胶（SPHs）和超吸水性聚合物（SAPs）代表新一代水凝胶的创新类别，被强调为研究溶液依赖现象的理想模型体系。水凝胶也被称为智能或“饥饿”网络，目前因其在生物医学、制药、生物技术、生物分离、生物传感器、农业、采油和化妆品等高科技领域中的潜在应用而成为重要研...
Characterization of Lactate Sensors Based on Lactate Oxidase and Palladium Benzoporphyrin Immobilized in Hydrogels.
本文报道了一种用于乳酸检测的光学生物传感器。作者将乳酸氧化酶（LOx）与氧敏感磷光体钯苯卟啉（BMAP）共同包埋于可渗透水凝胶中，使传感器对乳酸产生发射寿命响应。通过改变单体比例，比较了纯聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)（pHEMA）以及 pHEMA 与聚丙烯酰胺（pAam）的两种共聚物（75:25 和 90:10）。扩散分析表明，水凝...
Enzymatic Polymerization on DNA Modified Gold Nanowire for Label-Free Detection of Pathogen DNA.
本文报道了一种用于检测单链病原DNA的无标记生物传感器。该传感器利用金纳米线（AuNW）与接枝在AuNW表面的引物DNA之间发生的目标增强凝胶化实现检测。目标DNA能够与线性DNA模板两端互补，使线性DNA环化；随后，固定在AuNW上的引物DNA通过滚环扩增（RCA）被连续延伸。在目标DNA存在时，延伸产生的长链DNA与作为支架纤维...
A comparative study of graphene-hydrogel hybrid bionanocomposites for biosensing.
水凝胶因能改善酶固定化性能而广泛用于生物传感。本研究在相同酶和测试条件下，直接比较了四种水凝胶—石墨烯纳米复合生物传感器的性能。醇氧化酶（AOx）分别包埋于壳聚糖（chitosan）、聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAM）、丝素蛋白（silk fibroin）和纤维素纳米晶体（CNC）水凝胶中，并旋涂至纳米铂—石墨烯修饰电极上。传...
Synthesis and electrical properties of polyaniline/iota-carrageenan biocomposites.
本文采用原位氧化聚合方法，以过硫酸铵（APS）为氧化剂，合成了聚苯胺/ι-卡拉胶（PAni/iota-CGN）生物复合材料。红外光谱表明，PAni与ι-CGN之间存在离子相互作用（1131 cm^-1处苯胺鎓/硫酸根振动）和氢键相互作用（2500与3500 cm^-1附近），二者共同形成交联结构，使材料呈现水凝胶行为。四探针法测得复...
Electrochemical biosensing platform using hydrogel prepared from ferrocene modified amino acid as highly efficient immobilization matrix.
为提高葡萄糖氧化酶（GOx）负载量并简化葡萄糖生物传感器制备，本文利用二茂铁（Fc）修饰的苯丙氨酸（Phe, F）制备水凝胶，作为 GOx 的高效固定基质。该水凝胶具有良好的生物相容性，并含有大量 Fc 基团，可作为介体式生物传感器的理想酶固定基质。扫描电镜显示其由直径约 50–100 nm、长度可达 1 mm 的纳米纤维组成。将 ...
Hydrogel with chains functionalized with carboxyl groups as universal 3D platform in DNA biosensors.
本文报道了一种基于 N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）链上接枝羧基的三维水凝胶 DNA 生物传感器平台。该水凝胶通过 EDC/NHS 活化羧基，与氨基修饰单链探针 DNA 形成酰胺键，使探针 DNA 在三维网络中高密度固定，其固定量至少比平面表面提高一个数量级，且探针链可充分参与杂交。作者采用石英晶体微天平（QCM）、电化学阻抗谱（EI...
Direct measurement of matrix metalloproteinase activity in 3D cellular microenvironments using a fluorogenic peptide substrate.
将可降解基团引入合成水凝胶，可显著提高其在体外三维细胞培养和组织工程中的应用价值。常用策略是引入对基质金属蛋白酶（MMPs）敏感的可切割寡肽，使细胞能够重塑和迁移于材料中。然而，MMP家族成员超过20种，其活性受多种生化与生物物理线索在时空上调控，因此仅用重组酶在溶液中表征可降解肽的切割，难以直接反映三维细胞介导的基质重塑。为此，作...
Dual-functionalized porous Si/hydrogel hybrid for label-free biosensing of organophosphorus compounds.
本文设计了一种多功能多孔硅（PSi）纳米结构，将响应性 PSi/水凝胶杂化界面与生物识别元件相结合，用于选择性识别具有重要生物学意义的小分子有机磷化合物（OPCs）。以 pH 响应的聚(2-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯)（poly(DMAEMA)）水凝胶在氧化 PSi Fabry–Pérot 薄膜中原位合成并图案化，所得杂化材料对 pH...
Enzymatic activity preservation and protection through entrapment within degradable hydrogels.
本研究旨在开发一种可重复的酶包埋方法，使酶在温和环境中保持活性，并在环境扰动下抵抗活性下降。此类方法在生物传感器应用中具有潜在价值。作者将β-半乳糖苷酶（乳糖酶）包埋于丙烯酰胺（ACR）水凝胶基质中，交联剂分别为不可降解的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）或可降解的聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA），形成“生物凝胶”。无酶对照水凝胶...
Amperometric glucose biosensor based on electroconductive hydrogels.
本文建立了一种基于电导水凝胶的葡萄糖酶安培生物传感器制备方法：在葡萄糖氧化酶存在下，于水凝胶包覆的铂微/宏电极上电聚合吡咯，形成吡咯/葡萄糖氧化酶/水凝胶复合膜。铂微电极（直径25 μm）和宏电极（直径100 μm）经电化学活化，并用3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）化学修饰，再用丙烯酰基聚乙二醇-N-羟基琥珀酰亚胺酯（ACRL...
Protein crystallization and biosensor applications of hydrogel-based molecularly imprinted polymers.
我们利用分光光度法和石英晶体微天平（QCM）传感技术，表征了一类基于丙烯酰胺聚合物的分子印迹聚合物（MIP）对牛血红蛋白（BHb）和胰蛋白酶（Tryp）的印迹能力。对丙烯酰胺（AA）、N-羟甲基丙烯酰胺（NHMA）和N-异丙基丙烯酰胺（NiPAM）本体凝胶的表征显示，与非印迹聚合物（NIP）相比，其选择性存在差异。我们还利用MIP促...
A 3D localized surface plasmon resonance biosensor for the study of trivalent arsenic binding to the ArsA ATPase.
本文报道一种自组装三维水凝胶–纳米颗粒复合集成表面等离子共振（SPR）传感器。通过表面介导自由基共聚方法制备新型传感基底，获得具有目标分析物特异性结合位点的高灵敏水凝胶薄膜。首先将氨基修饰金纳米颗粒（AuNPs）与丙烯酸单体共价连接；随后在引发剂和交联剂存在下，采用 grafting from 法使 N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm...
Advancing nanostructured porous si-based optical transducers for label free bacteria detection.
本文报道了两类基于氧化多孔硅（PSiO2）Fabry–Pérot 薄膜的光学无标记生物传感器，用于快速检测细菌。传感器无需细胞裂解等样品前处理，可直接将目标细菌捕获到表面。第一类在电化学加工得到的纯 PSiO2 表面，通过硅烷化化学接枝特异性单克隆抗体（IgG）；第二类为 PSiO2/水凝胶杂化体系，其中聚丙烯酰胺水凝胶在纳米结构 ...
Electrochemical study of gelatin as a matrix for the immobilization of horse heart cytochrome c.
本文旨在强调明胶作为氧化还原酶稳定固定化基质的优势。作者以马心脏细胞色素c（horse heart cytochrome c, HHC）为模型氧化还原蛋白，将其包埋于固定化在金电极表面的明胶水凝胶中，采用循环伏安法对其直接电化学行为进行了系统研究。文中详细讨论了HHC浓度、明胶质量分数以及明胶种类/改性性质对HHC电化学响应（包括氧...
Hydrogel-based photonic sensor for a biopotential wearable recording system.
可穿戴设备用于连续、无创地记录多种生理信号，在环境辅助生活（AAL）和脑机接口（BCI）等应用中尤为重要。其中，脑电图（EEG）采集是核心挑战，传统脑帽需要导电凝胶、金属电极和复杂佩戴步骤，舒适性与集成性不足。本文提出一种基于电活性聚丙烯酰胺（PAAM）水凝胶的光纤光子传感器，用于可穿戴脑帽中的头皮生物电位记录。该传感器利用电场使水...
A biotin-hydrogel-coated quartz crystal microbalance biosensor and applications in immunoassay and peptide-displaying cell detection.
本研究制备了一种生物素-水凝胶包被的石英晶体微天平（QCM）芯片：先将金沉积QCM晶体用长链烷硫醇修饰，再通过预偶联的葡聚糖-生物素水凝胶浸涂，形成可稳定储存的生物素芯片；随后利用链霉亲和素（SAv）与生物素的高亲和作用固定SAv，构建SAv芯片。该芯片可在线捕获生物素化牛血清白蛋白（bBSA），并对抗牛血清白蛋白抗体（anti-B...
Determination of glucose levels using a functionalized hydrogel-optical fiber biosensor: toward continuous monitoring of blood glucose in vivo.
本文报道了一种用于连续监测血糖的功能化水凝胶-光纤生物传感器。作者将3-苯硼酸（3-PBA）和叔胺二甲基氨基丙基丙烯酰胺（DMAPAA）掺入丙烯酰胺水凝胶基质，并将凝胶共价固定在光纤末端，利用干涉法测量凝胶光学长度。葡萄糖与苯硼酸可逆结合后引起水凝胶收缩/溶胀变化，从而改变光程。研究进一步考察了溶胀动力学、平衡溶胀度、温度效应、尺寸...
Immobilization of biomolecules onto silica and silica-based surfaces for use in planar array biosensors.
本章介绍将生物识别分子固定到二氧化硅或硅基传感表面的多种方法，用于平面阵列生物传感器。生物识别分子是生物传感器的关键元件，其固定方式直接影响抗原性、结合亲和力和酶活性保留。共价固定方法通常包含三步：首先用合适硅烷或含胺/羧基水凝胶修饰表面，引入特定功能基团；其次通过交联剂的一个反应基团将其共价连接到表面；最后将生物识别分子连接到交联...