本研究合成了一种具有强电化学发光（ECL）性能的芘基多孔有机聚合物（Py-POP），并将其用于构建超灵敏检测 microRNA-155 的 ECL 生物传感器。Py-POP 由四(对氨基苯基)甲烷（TAPM）与 1,3,6,8-四(4-甲酰基苯基)芘（TFPPy）缩聚而成。与 TFPPy 聚集体相比，Py-POP 的 ECL 强度约...
水溶性共轭聚合物（WS-CPs）因高摩尔吸光系数、能量转移效率、荧光量子产率和光稳定性，已广泛用于体外光学传感和体内光治疗。为使其与蛋白质、核酸、抗体、细胞及细胞内组分等生物靶标发生特异性相互作用，需将糖、肽、核酸、生物素、蛋白质及其他生物识别元件共价连接到聚合物骨架或侧链上。本文系统综述了用于 WS-CP 生物功能化的主要合成化学...
肌球蛋白和驱动蛋白是存在于活细胞中的生物分子马达，通过推动相关细胞骨架丝参与细胞内力产生与物质运输。提取后，这些马达因高运行效率和纳米尺度尺寸，成为生物传感器等体外应用的候选元件。然而，在器件集成过程中，部分马达会因与基底表面不利吸附而失活；这些缺陷马达不能水解 ATP，仅结合细胞骨架丝，从而对分子穿梭的运动形成阻抗。由于实验中难以...
海洋覆盖地球约三分之二，具有高度生物异质性。藻类、脊椎动物、无脊椎动物和微生物等海洋生物可提供多种具有生物活性的天然产物，也是治疗、生物医学、生物传感器和气候稳定等领域潜在生物材料来源。近年来，生物传感器因能够早期诊断疾病、快速检测多种分子与物质并实现长期监测而受到广泛关注。本综述聚焦海洋来源生物大分子材料（碳水化合物聚合物、蛋白质...
为应对2019冠状病毒病（COVID-19）的快速传播，亟需高效、快速的检测装置。本文针对一种利用交流电致热（ACET）效应的微流控生物传感器，对SARS-CoV-2刺突蛋白（S protein）与固定抗体结合反应的动力学进行了二维有限元模拟。ACET效应通过非均匀焦耳热产生温度梯度，进而形成介电常数和电导率梯度，驱动微通道内产生涡...
无标记直接光学生物传感器（如表面等离子共振，SPR）已成为中心实验室生化分析的金标准。基于光子集成电路（PIC）的生物传感器采用相同的物理传感机制，即倏逝场传感，有望在医疗尤其是即时诊断中发挥重要作用，但需克服从研究实验室向工业应用转化的挑战。当前研究正处于关键节点，为健康与环境领域的现场分析带来机遇。本文简要介绍 SPR 与 PI...
基于过渡金属二硫化物（TMDC）的场效应晶体管（FET）因高灵敏度和适中带隙而作为生物传感器受到重视，但其性能高度依赖 TMDC 材料质量及表面受体取向。受体无序取向以及功能化时跨越德拜屏蔽长度造成的屏蔽问题是该领域重大挑战。为解决这些问题，作者将高质量单层二硒化钨（WSe2）与设计的芘基受体结构单元结合，实现其在 WSe2 FET...
超材料生物传感器已被广泛用于细胞类型识别和肿瘤生物标志物浓度检测，但原位、非破坏性测量在肿瘤进展和转移中起关键作用的细胞迁移的方法仍十分迫切。为此，本文提出一种基于聚对二甲苯C（parylene C）基底的可柔性太赫兹超材料生物传感器，用于乳腺癌细胞生长与迁移的无标记、非破坏性检测。当乳腺癌细胞MDA-MB-231在超材料生物传感器...
III型味觉细胞是味蕾中唯一表达电压门控（VG）Ca2+ 通道并依赖 Ca2+ 内流驱动胞吐释放神经递质（尤其是 5-羟色胺）的细胞。由于味蕾细胞排列紧密，胞外 Ca2+ 可能因味觉细胞电活动而显著波动，因此 VG Ca2+ 内流驱动的突触传递在胞外 Ca2+ 不稳定时是否可靠尚不清楚。本研究在 0.5–5 mM 不同浴液 Ca2+...
人乳头瘤病毒（HPV）传播与口腔癌和口咽癌发生密切相关，临床研究者可能需要为酶联免疫吸附试验（ELISA）分析定制抗体，以发现稀有但具有重要价值的生物标志物。本研究旨在开发并建立一种基于生物传感器的免疫分析方法，通过唾液冲洗液分析早期筛查HPV相关口腔癌。作者设计并合成了高危HPV 16/18型E6蛋白的肽片段（HP-1，蛋白序列4...
癌症是全球第二大死因，早期诊断困难，尤其在医疗资源有限地区。已有大量癌症生物标志物被研究，但传统抗体识别存在成本、稳定性、适用性和动物/细胞系依赖等限制。本文系统综述了三种非传统生物识别工程技术：分子印迹聚合物（MIP）、重组抗体和抗体模拟分子（适配体、affimer、affibody），介绍其基本原理、优缺点及在癌症检测中的应用。...
慢性炎症性疾病如癌症、糖尿病、中风、缺血性心脏病、神经退行性疾病和 COVID-19 近年来在全球造成大量死亡。准确检测慢性炎症疾病生物标志物可显著改善患者诊断、治疗和临床护理。石墨烯衍生物材料（GDMs），包括原始石墨烯（G）、氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO），在生物传感和新型生物传感器器件开发中表现出巨大优势。GDM...
具有商业价值的酶（如脂肪酶、淀粉酶、漆酶、植酸酶、碳酸酐酶、果胶酶、麦芽糖酶、葡萄糖氧化酶等）具有多功能特性，已广泛应用于精细化工、环境、医药、化妆品、能源、食品、农业和营养保健品等领域。然而，生物催化剂在苛刻工业条件下常存在稳定性差、难以回收和重复使用等局限。将酶固定化可显著提高其操作稳定性、催化活性并便于重复使用。目前，功能化聚...
当前世界因新发新冠病毒的变异而处于严重担忧之中。随着疫情持续，迫切需要快速、准确的检测装置，以生物传感器和即时检测（POCT）形式检测新发SARS-CoV-2疫情。此外，个人防护工具、抗病毒表面、可穿戴设备和智能手机的快速发展，为随时随地简化自我诊断提供了可能。本综述首先简要介绍COVID-19的定义、传播、病理生理、识别与诊断、变...
脂多糖（LPS）或内毒素是革兰氏阴性菌外膜的重要成分，与脓毒症、感染性休克及多种临床和环境风险相关，其准确、特异检测对医疗、食品和水质安全至关重要。传统方法包括培养计数、鲎试剂（LAL）试验和酶联免疫吸附试验（ELISA），但存在灵敏度不足、耗时长、操作复杂或交叉反应等问题。本文综述了近年来用于LPS检测的纳米生物传感器，重点讨论光...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的2019冠状病毒病（COVID-19）具有强传染性和高致病性，其刺突蛋白与肺细胞表面血管紧张素转换酶2（ACE2）高亲和力结合，使快速、准确、低成本且便携的诊断工具成为疫情控制的关键。逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）虽为常用确诊方法，但依赖实验室、耗时长且操作复杂；胸部CT...
淀粉样蛋白β（Aβ）沉积发生在阿尔茨海默病（AD）早期，但Aβ的早期检测仍是持续挑战。本文报道了一种近红外光学纳米传感器，可在活细胞内和脑内原位检测Aβ。该传感器由单壁碳纳米管（SWCNTs）经Aβ功能化构成，Aβ–Aβ相互作用驱动传感响应。研究发现，Aβ纳米传感器通过调节纳米管近红外发射的溶剂化色移，选择性响应Aβ。该传感器可追踪...
气味结合蛋白（OBP）是一类存在于脊椎动物和昆虫中的小型可溶性蛋白，结构稳定并能结合多种气味分子。苯是 BTEX 类污染物中对人体危害最大的组分，环境中的苯监测通常依赖 GC-MS 等复杂、耗时且需专业人员操作的技术。本研究将猪源气味结合蛋白（pOBP）作为分子识别元件，构建低能耗阻抗生物传感器，用于户外和实时苯检测。金叉指电极经 ...
绝缘体上硅（SOI）纳米线/纳米带场效应晶体管（FET）生物传感器是实时、无标记、高灵敏检测多种生物颗粒的电子检测平台。在样品分析物浓度较低时，目标颗粒向传感元件的扩散输运是检测的主要限制之一。介电泳（DEP）操控生物颗粒是克服该限制的有效技术。本研究采用 TCAD 器件模拟，分析嵌入 DEP 电极的 SOI-FET 传感器中电场梯...
本文提出一种面向生物传感器应用的寄存器传输级（RTL）可综合卷积神经网络（CNN）架构。作者指出，基于 DNA 识别的生物传感器疾病检测具有现实需求，而传统人工智能生物传感器存在标注数据需求大、灵活性差、特征提取依赖逻辑与累加等局限。为此，论文设计了一种可配置、技术无关的 RTL CNN 硬件结构，采用并行乘累加（MAC）运算减少算...