分析化学当前主要朝两个方向发展：一是实现无需操作人员同时分析大量样品的自动化系统，二是开发用于个性化医学和人居环境监测的便携式微型装置。传感器装置（其中绝大多数为生物传感器和化学传感器）承担后一任务。本综述重点讨论换能器、受体、受体层在换能器表面的固定方法、信号产生与检测过程，以及提高灵敏度和准确度的方法。文章还讨论了基于合成受体和...
微生物在工业化学品和药物生产中具有巨大潜力，但从大型基因库中快速鉴定高产菌株仍是细胞工厂开发的主要瓶颈。本研究在酿酒酵母中构建并应用了一种正交、pH 可调的合成选择系统：将原核 LysR 型转录调控因子 BenM 与抗生素抗性基因 kanMX 偶联，使胞内/胞外粘康酸（cis,cis-muconic acid, CCM）浓度决定细胞...
本研究基于DNA模板银纳米团簇（DNA-AgNCs）的独特物理与光学性质，发展了一种用于检测单碱基错配DNA的荧光传感方法。作者以含9个胞嘧啶环的发夹DNA（9C6b DNA）为模板，比较了目标DNA（cDNA）在DNA-AgNCs合成前或合成后与模板DNA杂交两种策略。当cDNA先与9C6b DNA杂交后再合成DNA-AgNCs时...
本研究以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans, C. elegans）为模型，评估银纳米颗粒（SNP）、多壁碳纳米管（MWCNT）和聚酰胺胺树状大分子（PAMAM）对多细胞生物的影响。三种纳米材料均以 10^10 particles/mL 的固定浓度加入线虫培养体系，研究采用群体观察和基因表达分析两种方法。群体...
即时检测技术对日常健康管理日益重要，但传统生物传感器系统昂贵、笨重且操作困难，限制了其在即时检测中的应用。智能手机的普及与微流控技术的发展为生物传感器应用提供了新途径，将智能手机、微流控组件和传感元件集成，推动智能手机基微流控生物医学传感系统广泛应用。根据分析物不同，常见传感模式包括用于检测细胞和细菌的成像分析、用于检测血糖和血脂的...
本文报道了一种基于二硫化钼（MoS2）的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于通过磷酰胺吗啉代寡聚核苷酸（PMO）与DNA杂交实现DNA的超灵敏无标记检测。芯片制备后，传感通道先用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰引入正电荷，再将带负电的MoS2纳米片滴涂于通道上，使其通过静电作用紧密固定于传感表面。随后，将DNA类似物PM...
抗体在生物传感器表面的合理固定是获得高灵敏度、实现低浓度目标分析物检测的关键步骤。本文报道了在光子环谐振器传感器上以抗体作为生物识别元件的固定过程实验研究。通过在传感器表面构建蛋白A（Protein A）中间层，实现抗体的定向固定，使抗体Fab段暴露于样品溶液，从而增强与目标抗原的结合能力。研究采用抗牛血清白蛋白（antiBSA）—...
本文报道了一种基于三(联吡啶)钌(II)功能化金属有机框架（RuMOF）的电化学发光（ECL）生物传感器，用于检测microRNA-155（miRNA-155）。该RuMOF材料通过溶剂热法制备，在酸性溶液中保持稳定，但可被Hg(II)离子选择性和灵敏地解组装，从而释放大量Ru(II)(bpy)3离子并产生强ECL信号。结合离子选择...
生物传感器实验中，不同浓度分析物流经固定配体芯片并形成复合物，但许多抗体等相互作用常未达到稳态。测得的数据为各浓度下的传感器响应曲线（sensorgram），即总复合物浓度随时间变化。本文提出一种四步策略，用于更可靠地处理复杂动力学结合数据，并与标准全局拟合比较。首先绘制解离图判断是否存在异质相互作用；随后用新数值算法AIDA确定每...
本研究开发了一种高灵敏度、无标记的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于牛奶过敏原检测。以β-乳球蛋白（BLG）作为牛乳检测的生物标志物，目标直接应用于食品生产企业原位清洗（CIP）系统的最终冲洗样品。作者先对亲和检测条件进行优化和表征，再在纯缓冲液条件下建立标准曲线，直接结合法检出限为0.164 µg mL−1。虽然可通过夹心法...
血管内皮生长因子（VEGF）是血管形成的关键调控因子，也是肿瘤血管生成中主要的蛋白生物标志物。由于VEGF在肿瘤转移中发挥重要作用，其检测与定量对临床诊断具有重要意义。目前已有多种疾病生物标志物检测策略，尤其针对VEGF。适配体是具有催化和受体性质的人工单链DNA或RNA寡核苷酸，因目标诱导构象变化、高稳定性和靶标普适性而受到生物传...
地表水和饮用水受大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）污染是引发水媒疾病的重要原因。针对实际污染样品中病原体快速检测的未满足需求，本文报道了一种热还原氧化石墨烯基场效应晶体管（rGO FET）生物传感器，并用超薄氧化铝（Al2O3）层进行钝化，用于实时检测E. coli。该传感器可在1 µL样品体积内于50 ...
微生物燃料电池（MFC）传感器可用于污水中有毒物质的连续在线监测，但其信号常受污水有机强度波动干扰。本研究通过向生活污水中添加乙酸和葡萄糖（150、300和500 mg COD/L）作为补充电子供体，考察MFC传感器对Cu(II)毒性检测的鲁棒性。结果显示，添加500 mg COD/L乙酸时性能最佳：当污水有机强度突然降低75%时，...
食物过敏是全球食品安全与公共卫生问题，快速可靠检测食品过敏原至关重要。本文报道了一种基于表面等离子共振（SPR）生物传感器快速检测和分析猪肉主要过敏原猪血清白蛋白（PSA）的方法。首先通过竞争间接酶联免疫吸附试验（Ci-ELISA）验证了山羊抗PSA IgG对PSA的高生物活性与特异性，随后将该抗体通过氨基偶联化学固定于CM5传感器...
随着菌株变异和耐药性日益普遍，感染防控成为近年来的严重问题，病原微生物检测是诊断过程中的关键环节。生物传感器具有响应快速、灵敏度高、操作简便、成本低等优点，并凭借小型化、实时性和多分析能力迅速发展，有望满足临床诊断对更高准确度的要求。本文并非简单罗列近年基于生物传感器的病原检测文献，而是批判性讨论多种生物传感器在病原检测中的发展与应...
黄曲霉毒素（AFB）是黄曲霉产生的高毒性真菌代谢物，可污染食品和农产品。本研究开发了一种基于适配体的表面等离子共振（SPR）生物传感器用于检测AFB。所选适配体对黄曲霉毒素B1（AFB1）和黄曲霉毒素B2（AFB2）具有相近的结合能力，这一现象较少见，可能实现两种AFB的同时检测。研究以AFB1建立检测方法：在SPR体系中，链霉亲和...
脓毒症是全球主要死因之一，目前依赖全身炎症反应综合征（SIRS）标准诊断，但该标准通过体温、呼吸、心率和白细胞计数等生命体征判断，特异性低且易受混杂因素影响。白细胞计数变化和中性粒细胞CD64（nCD64）表达水平升高是脓毒症早期促炎宿主反应的特异性生物标志物。作者此前开发了一种微流控生物传感器芯片，可从一滴全血中计数白细胞并定量中...
本文报道了一种基于光学力诱导等离子体纳米颗粒聚集的液相表面增强拉曼（SERS）生物传感方法。CTAB 包覆的金纳米棒与生物分子混合后形成生物分子-纳米棒复合物，在聚焦激光辐射压作用下被推至玻璃微池底部并聚集，产生 SERS 活性热点。作者结合动态光散射、局域表面等离子体共振和 SERS，研究了牛血清白蛋白（BSA）在 100 µM ...
现代环境与食品分析要求方法灵敏、准确且快速，生物传感器的发展正是对这一需求的回应。然而，多数生物传感器系统此前仅在蒸馏水或缓冲液中验证，近年来真实样品应用逐渐增多。本章综述了用于食品毒素快速在线检测的生物传感器研究进展，涵盖酶与微生物基因改造、识别元件固定化改进以及传感器界面优化等方面。纳米技术的进步使低成本、可批量生产的传感器件得...
定量检测血管生成生物标志物可用于癌症早期诊断和治疗过程中的病情监测。常规检测方法通常需要专业人员、专用实验室设备且耗时较长。本文提出一种基于布洛赫表面波（Bloch surface wave，BSW）的生物传感平台，可在30分钟内直接从患者血浆中检测血管生成素-2（Angiopoietin-2，Ang2），无需样品前处理或稀释。该平...