本文报道了一种基于昆虫气味受体的超灵敏电化学阻抗生物传感器。作者将果蝇（Drosophila melanogaster）的三种气味受体亚基 Or10a、Or22a 和 Or71a 进行重组表达、纯化，并重构到 100–200 nm 的人工纳米脂质体中。随后，这些 OrX/脂质体通过 6-巯基己酸（MHA）自组装单分子层上的 EDC/...
电化学发光（ECL）是检测金属离子、致病DNA、病原菌、肿瘤细胞和葡萄糖等广泛分析物的有效方法。纸的被动液体传输和生物相容性是使用纸作为生物传感平台的主要优势。为满足最终用户需求，对纸基传感器的制备工艺和分析方法进行了精细调节。本文综述了多种ECL信号放大标记物、低成本便携设备（如可充电电池替代传统仪器）以及纸基ECL设备中使用的不...
脓毒症是全球危重患者死亡的主要原因之一。据世界卫生组织2018年报告，全球每年受影响人数超过3000万，感染与炎症以及长期入住重症监护病房导致生命损失。尽管已有可用于脓毒症诊断的预后标志物，仍有数百万患者在入院后死亡。正确且早期诊断有助于快速给予适当抗生素，从而避免病情进展至危重阶段并挽救生命。传统诊断方法成本高、耗时长，且灵敏度和...
外泌体在抗肿瘤免疫应答、肿瘤诊断等过程中发挥重要作用，是早期癌症诊断的潜在生物标志物。本研究开发了一种高灵敏电化学发光（ECL）生物传感器用于外泌体检测。该传感器以适配体修饰的二维材料Ti3C2 MXenes纳米片作为ECL纳米探针，利用其大比表面积、优良导电性和催化性能实现信号放大。电极表面修饰识别EpCAM蛋白的适配体，可高效捕...
将传感器分子（如抗体）连接至原子力显微镜（AFM）探针，可将其转化为生物传感器，用于在样品表面检测并定位单个靶分子（如抗原）。若将纯化靶分子固定于云母或氮化硅等超平基底，还可利用力谱研究分子间相互作用机制。采用6–10 nm聚乙二醇（PEG）柔性连接链连接探针与传感器分子，可显著提高结合位点快速成像和力谱研究的效率。本章系统介绍将多...
本研究开发了一种用于肉类真伪鉴定的侧流层析检测方法。该方法以金纳米颗粒为信号标记，可肉眼直接检测肉类物种特异性DNA序列。检测流程包括从新鲜肉样中提取DNA，对物种特异性DNA片段进行PCR扩增，并通过侧流层析试纸条进行识别。该试纸条可快速鉴定马、猪、牛和羊四种动物来源，PCR扩增后25–30 min即可完成检测。方法具有较高检出能...
肺癌是21世纪最严重的健康问题之一，也是全球男性和女性癌症相关死亡的第二大原因，每年约造成150万人死亡。尽管新药和治疗技术不断进步，肺癌发病率和死亡率仍居高不下，多数患者确诊时已处于晚期，预后差，五年生存率低于20%。因此，迫切需要以低成本、快速、准确的方式开展早期筛查和生物标志物分析，以提高生存率并降低病死率。生物传感器技术被认...
外泌体是直径50–200 nm的膜结合磷脂囊泡，由所有细胞类型分泌并循环于人体体液中。这些囊泡携带来源于细胞的特异性成分，如胞质/膜蛋白、RNA和DNA。因此，外泌体结构稳定且丰度高，是癌症的稳健指标，并已被用于以比金标准组织活检更少侵入的方式监测该疾病。本综述描述了外泌体的历史以及外泌体中存在的可准确监测多种疾病的特异性生物标志物...
耐药菌已成为全球公共卫生威胁。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）可较快速鉴定细菌，但难以测定抗生素耐药性。生物传感器可通过在传感表面捕获细菌并监测其生长来评估耐药性，但该问题尚未得到充分研究。本研究在96孔微孔板中评估大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）捕获后的生长，发现基于抗体的...
人血清中α-淀粉酶活性升高或降低与胰腺炎、腮腺炎、癌症、应激和抑郁等疾病相关。本文设计并开发了一种用于血清α-淀粉酶浓度即时检测（POCT）的生物传感器。该传感器以玻璃为基底，先沉积非导电聚苯胺翠绿碱（PANI-EB）薄膜，再滴加HAuCl4/淀粉溶液，在表面原位生成淀粉包覆金纳米颗粒（SAuNPs），同时酸性溶液将PANI-EB质...
细胞活力评估对癌症精准治疗具有重要意义，而细胞增殖率是评价细胞活力的有效指标。传统方法需连续监测多个细胞周期（约12 h），缺乏快速、实时、在线的增殖评估手段。本文提出一种基于电伤口愈合阻抗特性的快速实时在线细胞增殖评估方法，可在约12.5 min内完成。该方法首先测定贴壁细胞耐受电压阈值uth，随后施加低于阈值的交流信号（u1<u...
为开发便携、稳定、灵敏且低成本的疟疾检测系统，以满足疟疾高发发展中国家的有效筛查需求，本文报道了一种基于适配体的场效应晶体管（aptaFET）生物传感器。该传感器采用扩展栅极场效应晶体管与互指金微电极（IDµE）构建，用于检测血清中疟疾生物标志物恶性疟疾谷氨酸脱氢酶（PfGDH）。研究使用90 nt单链DNA适配体NG3特异性捕获目...
尽管癌症特异性生物标志物存在于癌症患者外周血中，但因浓度低而难以用常规技术检测。HMGA1b蛋白是潜在癌症生物标志物，其过表达是多种人类恶性肿瘤的特征。本研究利用表面等离子共振（SPR）现象，建立了一种基于纳米/技术平台的癌症检测分析方法。具体而言，将亲和力经ELISA预先确定的抗HMGA1b单克隆抗体固定于金属表面，开发直接SPR...
利用介电电泳（DEP）操纵纳米材料是微/纳科学的重要研究方向，可服务于微流控、纳米机器和生物传感器等应用。DEP 利用非均匀电场与可极化纳米材料诱导偶极之间的相互作用，实现分离、捕获、旋转、推进和组装，具有无标记、非侵入和低成本等优势。本文系统概述了 DEP 操纵纳米材料的基本理论、微/纳电极构型、近年进展、当前挑战与潜在应用，重点...
本研究开发了一种基于光学通信的实时鱼应激可视化生物传感器系统。该系统以血糖作为鱼应激指标，利用葡萄糖氧化酶电化学传感器在鱼自由游动状态下连续测量葡萄糖浓度。针对现有无线系统需将数据传至计算机后才能判断应激水平、存在延迟的问题，作者将葡萄糖传感器输出的电流信号转换为电压信号，并依据预设阈值驱动红、黄、绿三色 LED 即时显示应激等级；...
本综述系统回顾作者围绕生物电催化开展的研究进展，重点介绍其在生物传感器与生物燃料电池设计中的应用。文章聚焦两类关键生物电催化反应：黄素腺嘌呤二核苷酸依赖性葡萄糖脱氢酶（FAD-GDH）催化的葡萄糖氧化，以及胆红素氧化酶（BOD）催化的氧还原。综述阐述了生物电催化的基本原理，包括介导电子转移（MET）与直接电子转移（DET），并讨论提...
微生物燃料电池生物传感器（MFC-biosensor）灵敏度较低，是限制其用于毒性监测的主要瓶颈。已有研究表明外部电阻（Rext）对传感器灵敏度有明显影响，但不同研究结果不一致，原因尚不清楚。本研究旨在观察检测不同类型污染物时Rext对传感器灵敏度的影响，并揭示其微生物学机制。结果表明，MFC-biosensor的最优Rext随污染...
血清胆红素水平检测对诊断肝胆疾病、代谢紊乱及新生儿黄疸具有重要意义。随着对灵敏、快速、可靠检测方法的持续需求，研究者不断开发适用于实验室和即时检测（POC）的新方法，以测定不同形式胆红素，包括未结合（游离及白蛋白结合）胆红素、结合（直接）胆红素和总胆红素。本文综述了从实验室常用的传统光谱分析、仪器化高灵敏方法到便携式低成本POC系统...
汗液传感有望在克服若干技术障碍后，提供一种非侵入性估计血液生物标志物水平的方法。本文报道了将汗液葡萄糖及关键电解质浓度与血液浓度相关联的生理基础转运模型的研究进展。研究在2名健康受试者中同时测量离子导入刺激产生的汗液葡萄糖和空腹血糖；汗液葡萄糖采用新型原型皮肤汗液收集/分析系统测定，血糖采用商业指尖血糖仪测定。这些数据与3项已发表研...
过去十年，技术彻底改变了医疗服务方式。智能手机、平板电脑、个人电脑和定制设备使患者能够获取健康信息、管理自身健康并远程与医务人员沟通。人工智能、虚拟与增强现实、机器人、3D打印、新材料、生物传感器技术和数据分析等技术进步，有望改变急性和慢性疾病的诊断、管理以及疾病预防方式。未来，预测分析将有助于在高风险人群中更早诊断疾病。历史上，儿...