在设计细菌生物传感器时，必须解决细菌识别特异性、生物分子受体固定以及传感器表面选择性等问题。本文旨在考察钛（Ti）、金（Au）和钌（Ru）金属表面经生物功能化后与大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）接触的反应。关注金属表面是因为其未来可用作高频生物传感器中的电极，例如谐振电路或传输线段。首先，不同金属表面分...
本文报道一种基于单链DNA与质量标签对金纳米颗粒表面竞争非共价相互作用的新型生物传感器平台，用于高灵敏检测前列腺特异性抗原（PSA）。该平台利用PSA适配体（AptPSA）非共价吸附于柠檬酸稳定的13 nm金纳米颗粒（AuNPs）表面，形成AptPSA–AuNP复合物；加入PSA后，适配体与PSA发生特异性结合并从AuNP表面释放，...
许多已上市蛋白激酶抑制剂通过稳定激酶靶点的非活性构象发挥高选择性，因此亟需通用方法识别稳定非活性构象的抑制剂。本研究建立了一种高通量二次谐波产生（SHG）构象检测法，用于筛选稳定白细胞介素-2诱导T细胞激酶（ITK）非活性构象的小分子。作者构建ITK激酶结构域单点半胱氨酸突变体，用SHG活性染料SHG2-maleimide标记，并通...
本文提出并实现了一种由两个平面波导（PWG）和少层石墨烯构成的多层结构中的Fano共振，并详细分析了石墨烯存在下两个PWG模式之间的耦合机制。结果表明，Fano共振来源于两个波导中石墨烯不同本征损耗所导致的不同品质因子；多层结构中的电场分布计算结果验证了该结论。所提出的结构可应用于超灵敏生物传感器。通过优化结构参数，获得了显著改善的...
本文通过简便的一锅绿色合成法，制备了由纳米花瓣自组装的三维血红蛋白（Hb）-Cu3(PO4)2有机/无机杂化纳米花（Hb-Cu3(PO4)2 HNFs），并利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见光谱对其组成与微观结构进行了表征。该杂化纳米花作为生物催化剂，构建了用于过氧化氢（H2O2）检...
本文报道了一种无标记光学生物传感器，用于在啤酒样品中快速同时测定黄曲霉毒素B1（AFB1）、伏马毒素B1（FB1）和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）。该传感器基于单片集成于同一芯片上的10个马赫-曾德尔干涉仪（MZI）阵列，每个MZI均集成宽带硅光源。通过在不同MZI传感臂上分别固定霉菌毒素-蛋白偶联物实现多分析物检测。检测时，将校准物...
本文提出一种基于一维光子晶体（1DPC）支持布洛赫表面波（BSW）的光学生物传感器，用于研究抗体相互作用并进行亲和力分析。该方案在光子晶体生物传感器的敏感区域固定两种不同抗体，从而在芯片上构建具有不同生化特征的多个区域，并可实时研究生物分子结合动力学。所提出的检测系统对目标抗体抗人IgG的估计检出限小于0.19 nM（28 ng/m...
具有本征 T1-T2 双对比能力的纳米材料弛豫率调节在 MRI 应用中具有重要潜力。以往 T1/T2 双模 MRI 纳米探针的弛豫率调节主要通过掺杂、粒径和形貌实现，而表面工程方法报道较少。本文报道了一种基于双模 T1-T2 MRI 纳米探针（DMNP）表面工程的新型弛豫率调节方法，并探索其作为监测蛋白相互作用的潜在生物传感器应用。...
本文提出一种基于氮化硅薄膜与金纳米粒子耦合的双模式生物传感平台，用于高通量筛查蛋白激酶抑制剂。通过PECVD在硅片上制备不同厚度和组成的Si3N4/SiO2叠层，并用巯基乙基三甲氧基硅烷（METOS）接枝巯基以固定金纳米粒子（AuNP）。AuNP与Si3N4中的激子发生局域表面等离子体（LSP）-激子耦合，使光致发光激发（PLE）反...
DNA纳米结构的力学性质因其在恒定或间歇外力下稳定性的应用而受到广泛关注。本文结合原子力显微镜单分子力谱实验与基于核苷酸水平粗粒化模型oxDNA的模拟，系统研究DNA折纸的力响应，重点解析经典Rothemund折纸瓦片在力作用下的展开。作者将该瓦片的力诱导熔解与10螺旋束折纸的模拟进行对比，并模拟了一种近期提出的、利用折纸在张力下行...
本研究提出一种修饰的金纳米粒子-氧化石墨烯片（AuNP-GO）纳米复合材料，用于检测蛋白质与杂化纳米复合材料之间的两种不同相互作用，以应用于生物医学领域。氧化石墨烯片具有高生物亲和性，有利于生物分子通过羧基附着，因而可用于传感机制开发。当氧化石墨烯片负载金纳米粒子后，会在光谱变化的共振能量转移中引入局域表面等离子体共振（LSPR）。...
p53 DNA结合域的错误折叠突变会改变其构象，降低其结合染色质并调控靶基因表达和细胞周期检查点的效率，这在包括胶质母细胞瘤在内的多种癌症中常见。能够恢复错误折叠p53结构与功能的小分子药物可通过激活p53介导的衰老改善化疗。作者构建并优化了一种基于分裂海肾荧光素酶（RLUC）互补的分子生物传感器（NRLUC-p53-CRLUC），...
纳米PCR是病毒诊断的新工具，依赖金纳米颗粒（AuNPs）效应，对多种疾病诊断具有高效和敏感优势。口蹄疫病毒（FMDV）现有诊断方法仍需高灵敏、高特异技术。本研究设计了一种新型AuNPs-FMDV生物传感器，采用硫醇连接寡核苷酸识别FMDV保守3D基因。结果显示，该传感器可特异性识别FMDV RNA标准品，而不识别猪水疱病病毒（SV...
本文报道了一种用于快速生物传感的高速横向流动策略，可在苛刻条件下提高生物传感器的选择性和结合亲和力。该策略将生物传感器固定在圆形旋转盘中心以外的位置，并在检测过程中旋转圆盘，使目标溶液在传感器表面形成高速横向流动。以生物素化 SiO2 基底检测 FITC 标记链霉亲和素、IL-13 抗体化 SiO2 基底检测 IL-13 抗原为模型...
葡萄酒产业需要快速、可靠的葡萄品种鉴定方法。全球葡萄品种约5000个，单核苷酸多态性（SNP）是最基本且丰富的遗传变异形式，适合用于品种区分。本研究旨在开发基于DNA的SNP检测方法，用于Vitis vinifera L.品种鉴定。通过基因分型测序，在20个葡萄品种的花青素合成途径基因黄酮3-羟化酶（F3H）和白花青素二氧合酶（LD...
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）—...
本文报道了一种用于芯片光子实时诊断的便携式低成本集成光学生物传感器。该传感器基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI），用于监测液体介质中细菌浓度的增长。器件图案通过直接紫外激光在透明自图案化有机-无机双脲硅杂化薄膜上刻印，相比光刻技术或飞秒激光三维图案化，降低了制造复杂度和成本。传感器性能以大肠杆菌（E. coli）在水介质中的生长为例进行...
生物生产化学品是推动社会向可持续转型的重要驱动力。然而，高度工程化的生产菌株在工业规模发酵中常面临进化压力，选择出破坏其生物合成能力的遗传变异。合成产品成瘾将目标代谢物的高产与非条件必需基因表达偶联，可在不限制培养基组成的条件下，选择性偏好具有生物合成能力的细胞。作者利用甲羟戊酸生物传感器控制两个非条件必需基因的表达，构建了此类合成...
在医疗领域，生物传感器被视为具备“任何对象、任何地点、任何时间、任何人”（AAAA）特性的通用诊断设备，但现有产品尚未全部满足这些要求。血糖仪是目前最成功的生物传感器，可监测血糖，但检测对象单一。本研究旨在利用现有血糖仪平台，扩展其可检测分析物的范围。作者将大肠杆菌周质海藻糖酶 TreA 作为新型分裂酶报告分子，将其 N 端 66 ...
本研究将一枚微电子生物传感器植入牛背阔肌附近，用于评估其在体内暴露下的生物稳定性。该植入式传感器旨在连续监测葡萄糖水平，芯片采用0.25 µm CMOS/BiCMOS工艺制备的微机电系统（MEMS）。传感基于亲和粘度法：葡萄糖通过半透膜进入由葡聚糖（dextran）和刀豆蛋白A（ConA）组成的亲和试剂，引起大分子网络粘度变化，再由...