Biosensors for diagnostic applications.
生物传感器由换能器与生物识别元件组成，可将换能器表面的生化事件直接转换为可测量信号，因而有望以较简便方式提供快速、实时且准确的分析结果。自1962年首个用于血糖监测的“酶电极”问世以来，医学诊断一直是推动生物传感器发展的主要动力。本章围绕诊断应用，系统概述生物传感器的换能原理、生物识别层和检测格式，并讨论传感器芯片封装、微流控集成及...
Synthesis of a functionalized polypyrrole coated electrotextile for use in biosensors.
本研究开发了一种面向生物传感的电纺织物，其由导电聚合物包覆的微纤维构成，并含有用于固定生物识别元件的功能连接位点。作者通过实验筛选了含侧链功能基团的共聚单体、纤维平台和聚合溶剂，并考察了掺杂剂加入及聚合后洗涤步骤对涂层性能的影响。结果表明，以聚丙烯非织造微纤维为基底，采用氯化铁（FeCl3）为氧化剂、水为溶剂、5-磺基水杨酸（5SS...
Using complementary acoustic and optical techniques for quantitative monitoring of biomolecular adsorption at interfaces.
本文是一篇教程性综述，讨论用于生物传感的多种表面敏感技术。虽然许多技术都声称可测量吸附质量，但每种技术依赖不同换能原理，因此相互比较与组合具有重要意义。作者简要介绍石英晶体微天平（QCM）、光波导光模光谱（OWLS）和表面等离子共振（SPR）等常用表面敏感生物传感技术，并通过五个案例研究说明不同生物传感技术可以且常常应当联合使用。案...
A novel xyloglucan film-based biosensor for toxicity assessment of ricin in castor seed meal.
蓖麻籽及其粕中含有强细胞毒素蓖麻毒素（RCA60），使其不能直接用作动物饲料。为评估蓖麻籽粕脱毒效果，本文提出一种基于凝集素–碳水化合物相互作用的生物传感器。以金电极为基底，在其表面构建由 Hymenaea courbaril L. 提取的木葡聚糖（XG）薄膜，并用环氧氯丙烷交联以提高稳定性；随后用 3% 牛血清白蛋白（BSA）封闭...
An elegant biosensor molecular beacon probe: challenges and recent solutions.
分子信标（MB）探针是两端分别标记荧光团和淬灭剂的短合成DNA，折叠为茎环结构。自Tyagi和Kramer首次报道以来，MB已成为核酸分析中广泛接受的工具，并推动分子传感领域一系列相关发展。MB探针的突出成功源于其能在杂交后立即检测特定DNA或RNA序列，无需洗去未结合探针，即“即时”检测格式。发夹结构既降低荧光背景，又提高选择性。...
Protein immobilization on 3C-SiC (100) as a substrate for detecting the onset of acute myocardial infarction (AMI).
碳化硅（SiC）已被证明具有生物相容性和血液相容性，可作为生物传感器基底材料。本文报道以 3C-SiC 为基底构建用于急性心肌梗死（AMI）早期标志物肌红蛋白（Myoglobin, Myo）检测的生物识别界面。首先通过溶剂清洗、piranha 溶液、HCl 和 HF 处理使 3C-SiC 表面羟基化；随后将样品浸入 1% 3-氨基丙...
A S-parameters-based detection method for a multilayer SPR biosensor.
本文提出一种基于 S 参数分析的变入射角多层表面等离子共振（SPR）生物传感器，并首次将 S 参数（包括幅度和相位）应用于多层 SPR 生物传感器研究。该传感器采用 Kretschmann 棱镜耦合结构，在棱镜基底上依次设置金膜和石墨烯层，表面固定单链 DNA 作为识别探针，用于捕获互补 DNA 并发生杂交形成双链 DNA。通过有限...
Development of a biosensor for environmental monitoring based on microalgae immobilized in silica hydrogels.
本文设计了一种用于评估水环境质量的新型生物传感器。以小球藻（Chlorella vulgaris）、伪克氏藻（Pseudokirchneriella subcapitata）和衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）三种微藻作为毒性生物指示剂，采用两步法将其固定化于藻酸盐和二氧化硅水凝胶中。在研究包埋细胞生长速率后...
Numerical study of opto-fluidic ring resonators for biosensor applications.
本文对光流控环谐振器（OFRR）生物传感器在回音壁模式（WGM）下的光学特性进行了数值表征。OFRR 由玻璃毛细管环、光纤波导以及二者之间的间隙构成，光在环内以 WGM 传播，实现微小型化并延长光与样品的有效相互作用时间。研究采用 COMSOL Multiphysics 有限元法求解 Maxwell 方程，考察环直径、环厚度、波导宽...
Computational design of a carbon nanotube fluorofullerene biosensor.
碳纳米管为开发高灵敏度分子检测器提供了新途径，已有基于纳米管的传感器达到10^-11 M检出限。本文提出一种生物传感器设计，由嵌入氮化硅或其他膜中的功能化碳纳米管孔、氟富勒烯—Fab片段偶联物以及表面修饰互补Fab片段的聚合物微球组成。分子动力学和随机动力学模拟表明，(9,9)外氢化碳纳米管的导电能力比离子通道开关ICSTM生物传感...
Rapid detection of hendra virus using magnetic particles and quantum dots.
亨德拉病毒（Hendra virus, HeV）是一种致命的新发病原体，早期快速检测对疫情控制至关重要。本文首次报道了一种基于功能化颗粒与 HeV 特异性抗体偶联的 HeV 检测方案，采用“共定位”策略：病毒同时结合磁性颗粒和发光功能颗粒，通过荧光测量判断病毒存在，从而证明快速、便携 HeV 生物传感器的概念。研究比较了三种体系：荧...
Origins of charge noise in carbon nanotube field-effect transistor biosensors.
确定纳米场效应晶体管（nanoFET）生物传感器的主要噪声来源，对改进生物电子界面至关重要。作者以碳纳米管（CNT）FET生物传感器平台为对象，研究当前nanoFET生物传感器中普遍存在的基底相互作用和表面吸附物所产生的噪声。实验采用超洁净悬空CNT器件，在磷酸盐缓冲液（PB）中通过Ag/AgCl液体栅测量源漏电流涨落，并借助电荷噪...
Synthetic feedback loop model for increasing microbial biofuel production using a biosensor.
当前微生物生物燃料生产利用工程菌降解纤维素并转化为燃料，但产物对产菌的毒性常限制产量。外排泵可提高耐受性，但过度表达会加重细胞负担、抑制生长并降低产量，因此需平衡燃料毒性与泵表达毒性。本文建立了一个包含合成反馈回路的数学模型，利用转录生物传感器 MexR 调控外排泵表达：MexR 在 Plac 启动子控制下表达并阻遏外排泵操纵子；当...
A SPR aptasensor for detection of avian influenza virus H5N1.
由于高致病性 H5N1 禽流感病毒在动物和人类中暴发风险，快速、特异性检测禽流感病毒（AIV）十分迫切。适配体是人工寡核苷酸，可与特定靶标结合，对病毒具有与单克隆抗体相当的亲和力，且热稳定性更好。本研究以 DNA 适配体作为特异性识别元件，构建便携式表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于鸡拭子样本中 AIV H5N1 的快速检测。...
Biotin-functionalized semiconducting polymer in an organic field effect transistor and application as a biosensor.
本报告报道了基于芴-双噻吩共聚物（F8T2）的生物素功能化半导体聚合物，并将其应用于有机薄膜晶体管（OTFT）作为生物传感器。作者通过生物素与F8T2侧链相应羟基发生酯化反应，使芴侧链部分生物素化，制备出侧链生物素化比例不同的半导体聚合物。利用OTFT测试其有机半导体性能，结果表明该聚合物呈现典型p型半导体特性。作者进一步利用自行开...
Detection of non-PCR amplified S. enteritidis genomic DNA from food matrices using a gold-nanoparticle DNA biosensor: a proof-of-concept study.
细菌病原体威胁食品安全与生物安全。现有纳米DNA生物传感器灵敏度高，但多依赖昂贵耗时的PCR扩增，因此需要更快更经济的检测方法。本研究作为概念验证，考察金纳米颗粒-DNA（AuNP-DNA）生物传感器检测非PCR扩增肠炎沙门氏菌（S. enteritidis）基因组DNA的能力，样品来自纯培养、混合培养及加标液体基质。非PCR扩增D...
Tailoring the protein adsorption properties of whispering gallery mode optical biosensors.
无标记生物传感器技术因兼具高灵敏度换能器与高特异性识别元件，有望革新环境监测、医学诊断和食品安全评价，实现极低浓度有害化合物的实时检测。然而，在废水、血液和尿液等复杂环境中，非特异性结合会降低特异性并增加假阳性。本文展示将高灵敏度回音壁模式（WGM）微腔与不同厚度的共价结合聚乙二醇（PEG）涂层相结合，用于抑制生物传感器表面的非特异...
Indirect competitive immunoassay for the detection of fungicide Thiabendazole in whole orange samples by Surface Plasmon Resonance.
本文报道了一种高灵敏、高特异的表面等离子共振（SPR）竞争免疫分析方法，用于检测杀菌剂噻苯咪唑（TBZ）。采用间接竞争格式，将TBZ-蛋白偶联物固定于金表面，使溶液中的单克隆抗体与样品中TBZ竞争结合表面抗原。在优化条件下，方法检出限为0.67 nM（0.13 mg L-1），IC50为3.2 nM（0.64 mg L-1），与常规...
Fluorescence resonance energy transfer (FRET)-based biosensors: visualizing cellular dynamics and bioenergetics.
荧光共振能量转移（Förster resonance energy transfer, FRET）是指供体荧光团受激后，通过非辐射方式将能量转移给受体荧光团的过程。FRET 技术可用于生物物理与分子生物学中的分子动力学定量分析，例如监测蛋白-蛋白相互作用、蛋白-DNA相互作用以及蛋白构象变化。基于 FRET 的生物传感器不仅能在异质...
Highly sensitive biosensor based on UV-imprinted layered polymeric-inorganic composite waveguides.
本文报道了一种基于层状聚合物-无机复合波导的倏逝场生物传感器。该传感器采用紫外压印制备的聚合物倒脊波导，并在低折射率聚合物层上方溅射沉积 Ta2O5 薄膜，形成复合波导结构。Ta2O5 高折射率层可将导模光场推向波导表面，增强表面倏逝场探测，同时有效阻挡水分子渗入聚合物波导，使传感器在水相环境中快速稳定。器件以 Young 干涉仪作...