Bio-sensing applications of a 2:1 photonic crystal multiplexer.
本文提出一种二维环形光子晶体结构，由28×25根硅棒置于空气介质中构成，用作2:1光复用器兼生物传感器。作者通过平面波展开（PWE）和时域有限差分（FDTD）方法计算光子带隙（PBG）与场分布，研究其传感特性。该结构利用特定波长输入到Input0、Input1和Select端口，根据逻辑状态将光导至Output端口。在I0=1、I1...
Determining physiological responses of mussels (
潮间带双壳类在低潮暴露于空气时比浸没于低氧水中存活更久。为阐明该现象，本研究同时结合三种生物传感器，连续监测单个蓝贻贝（Mytilus edulis）在模拟低潮空气暴露和水体低氧条件下的行为与生理反应。阀传感器、心率监测器和壳内氧微传感器分别记录壳开度、心率和壳内溶解氧。空气暴露时，所有个体立即闭壳，壳内氧在数分钟内耗竭，心率显著下...
A quantitative prediction method utilizing whole omics data for biosensing.
组学数据可提供大量可量化信息，有望用于识别针对生物体生理过程与生态现象的生物标志物。然而，由于当前生物标志物构建中的预测方法易受数据高维性和噪声影响，组学数据尚未被充分利用。我们开发了OmicSense，一种利用高斯混合分布作为概率分布的定量预测方法，可为每个生物标志物预测最可能的目标变量。基于转录组数据集的基准测试表明，OmicS...
Fiber ring laser biosensor based on no-core fibers for label-free DNA biomolecule measurements.
本文构建并实验验证了一种基于单模光纤–无核光纤–单模光纤（SMF-NCF-SMF）结构的掺铒光纤环形激光器，用于无标记DNA杂交检测。SMF-NCF-SMF结构既作为传感元件，又作为滤波器选择激光波长。该光纤环形激光传感器具有较高光信噪比（SNR >50 dB）和较窄半峰全宽（FWHM <0.05 nm）。在折射率1.3406–1....
Vitiligo detection capabilities of 1D photonic crystal biosensing design.
本文提出一种基于一维光子晶体和Tamm共振的理论生物传感器设计，用于检测白癜风。白癜风由皮肤色素细胞丢失引起，导致皮肤出现白斑。所设计结构为棱镜/银/皮肤样品/(GaP/PS)N/玻璃基底，其中GaP/PS二元光子晶体周期数优化为10，银层厚25 nm，空气传感腔用于装载正常或白癜风相关皮肤样品。利用MATLAB传输矩阵法模拟透射光...
Simultaneous Detection of Multiple Analytes at Ambient Temperature Using Eukaryotic Artificial Cells with Modular and Robust Synthetic Riboswitches.
无细胞系统能够以 DNA 或 mRNA 为模板表达易于检测的报告蛋白，是构建摆脱细胞限制的生物传感器的有前景基础；将其封装于膜内形成人工细胞，还可避免环境中抑制分子的不利影响。然而，通常用于此类传感器的细菌无细胞系统往往需要在约 37 °C 下工作，不适合常温现场检测。本研究将真核无细胞系统——小麦胚提取物（WGE）——与编码分析物...
High Quality-Factor All-Dielectric Metacavity for Label-Free Biosensing.
高灵敏度与高品质因子是实现优异光子生物传感性能的关键，但强光场局域与高生物分子相互作用往往难以同时满足。本文报道一种将纳米光子超表面嵌入垂直微腔的全介质“超腔”（metacavity）生物传感器，使分析物溶液直接作为腔介质，以最大化光-分析物相互作用。通过仿真优化，该结构兼具高结构鲁棒性、高 Q 因子与高灵敏度。结合阳极氧化铝模板技...
Tracking the Risk of Cardiovascular Disease after Almond and Oat Milk Intervene or Statin Medication with a Powerful Reflex SH-SAW POCT Platform.
心血管疾病是全球首要死因，对高危人群早期检测和持续监测血脂状态至关重要。医院常用光学法检测脂蛋白，但设备体积较大，因此需要脂蛋白即时检测（POCT）手段。本研究开发了一种基于剪切水平表面声波（SH-SAW）的载脂蛋白B（ApoB）POCT平台，用于评估心血管疾病风险。该平台采用反射式SH-SAW传感器，可缩小传感器尺寸并增强相位偏移...
Brevetoxin Aptamer Selection and Biolayer Interferometry Biosensor Application.
贝类毒素（PbTxs）是强效海洋神经毒素，可致神经性贝类中毒（NSP），其环多醚结构在过去20年地理分布扩大。现有检测方法存在伦理问题和技术局限，亟需替代方法用于监管监测。本研究首次同时筛选针对PbTx-1和PbTx-2的DNA适配体，并以PbTx-1适配体为识别元件构建生物层干涉（BLI）生物传感器。通过体外筛选，从随机序列库中成...
Bioinformatics design of peptide binding to the human cardiac troponin I (cTnI) in biosensor development for myocardial infarction diagnosis.
心血管疾病每年导致约47万例死亡，其中心肌梗死占49.2%，人肌钙蛋白I（cTnI）是诊断心肌梗死的关键生物标志物。基于肽的生物识别元件具有合成容易、成本低、稳定性好和分子量小等优点，是开发快速、高效、选择性cTnI检测方法的潜在候选，但相关研究仍不足。为此，本研究采用生物信息学方法设计新的cTnI生物传感器候选肽，并提出新的计算优...
The Detection of Physiological Changes Using a Triaxial Accelerometer and Temperature Sensor-Equipped Bolus-Type Biosensor in Calves.
本研究开发并评估了一种新型小型无线瘤胃bolus生物传感器，该传感器内置三轴加速度计和温度传感器，用于监测犊牛生理变化。传感器在犊牛出生后22天内经口投送，研究考察其在网胃中的保留率与位置，并分析每10 min采集、无线传输的数据。共12头犊牛（6头肉用、6头乳用）接受监测，除2个传感器被反刍排出外，其余在15周内正常无线传输数据；...
Folded flexure MOEMS for the detection of PSA and hepatitis DNA as biosensor for prostate cancer and viruses.
微机电光系统（MOEMS）生物传感器已用于疾病监测、药物研究、污染物检测和生物流体分析。本文提出一种基于差分折叠铰链结构的新 MOEMS 生物传感器，用于检测前列腺特异性抗原（PSA）蛋白和肝炎病毒 DNA。目标分子与铰链表面受体结合后，引起折叠铰链发生机械偏转；附着于铰链上的手指随之改变与基底之间的空气隙，使透射光功率按输入浓度被...
A Visual Distance-Based Capillary Immunoassay Using Biomimetic Polymer Nanoparticles for Highly Sensitive and Specific C-Reactive Protein Quantification.
低成本日常监测C-反应蛋白（CRP）水平对筛查急性炎症或感染以及管理慢性炎症疾病至关重要。本研究合成了一种新型基于2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）的仿生聚合物纳米颗粒，并利用其大比表面积开发了基于廉价玻璃毛细管的视觉CRP定量检测方法。通过回流沉淀聚合制备的PMPC纳米颗粒具有多价结合能力，可快速、特异性地捕获CRP。在CRP...
A Modular Biosensor Design for Quantitative Measurement of Free Nedd8.
本研究旨在开发一种基因编码生物传感器，用于定量检测Nedd8。Nedd8是一种通过与其他蛋白共价结合调控细胞信号的后翻译修饰蛋白，游离Nedd8与结合态Nedd8平衡失调与多种疾病相关，但目前缺乏直接定量游离Nedd8的方法。作者提出模块化设计策略：以特异性结合靶蛋白的结合域为核心，在结合位点两侧分别连接两个报告域，使靶标结合与报告...
Biolayer interferometry for adeno-associated virus capsid titer measurement and applications to upstream and downstream process development.
为支持重组腺相关病毒（rAAV）生产系统的发展，需要更快、更准确的分析方法。生物层干涉（BLI）技术通过将 AAVX 配体固定到生物传感器探针上（AAVX-BLI），已用于高通量 AAV 衣壳滴度检测。本研究使用 Octet AAVX 生物传感器，在 rAAV2、rAAV5、rAAV8 和 rAAV9 四种血清型中评估该方法，并将其...
Grating Bio-Microelectromechanical Platform Architecture for Multiple Biomarker Detection.
本文提出一种基于可调微机电系统（MEMS）超材料结构的无标记生物传感器。该结构由一维超材料光栅组成，包含可动与固定纳米指；光学检测中的可动单元是MEMS结构的一部分，由表面应力效应驱动。当修饰悬臂梁表面发生生物结合时，悬空光学纳米带发生位移并改变光栅图案，使斜入射光下超材料的光学响应显著变化，共振波长谱发生偏移。模拟结果显示，该传感...
Specific Detection of Uropathogenic
尿路感染（UTI）主要由尿源性致病大肠杆菌（UPEC）引起，分别占非复杂性和复杂性尿路感染的75%和65%。快速、特异、及时检测UPEC对清除感染至关重要，光学生物传感器可作为潜在工具。本研究基于光学生物传感器原理，开发了一种识别特定生物分子的方法，目标分子为位于P菌毛尖端、促进UPEC与人体肾脏尿路上皮相互作用的PapG蛋白。研究...
Identification of fragments targeting SMYD3 using highly sensitive kinetic and multiplexed biosensor-based screening.
本研究利用光栅耦合干涉（GCI）生物传感器，采用新型多路复用实验设计，对含1056个片段的小分子库进行筛选，以鉴定靶向SMYD3的新配体。SMYD3是抗癌药物潜在靶点，早期研究主要关注其赖氨酸甲基转移酶活性抑制剂，但SMYD3具有多个蛋白互作伙伴并在致癌中可能发挥多种作用，因此靶向该蛋白的配体作用方式尚不明确。作者旨在区分结合活性位...
BRET-based biosensors for SARS-CoV-2 oligonucleotide detection.
为应对新发病毒及变异株早期检测需求，亟需便捷、稳健的即时诊断工具。尽管 RT-qPCR 和 LAMP 等核酸方法已应用，但仍需更简便平台。作为原理验证，作者开发了通用、灵敏、快速且低成本的生物发光共振能量转移（BRET）寡核苷酸检测生物传感器（BioOD）。通过硫醇-马来酰亚胺化学，将荧光修饰分子信标经互补寡核苷酸手柄与 NanoL...
Ampicillin detection using absorbance biosensors utilizing Mn-doped ZnS capped with chitosan micromaterials.
氨苄西林（Ampicillin, AMP）的检测对监控其使用与耐药性具有重要意义。本研究提出一种简单有效的氨苄西林生物传感器，利用壳聚糖包覆的锰掺杂硫化锌（Mn-doped ZnS capped with chitosan, (Mn:ZnS)CH）微材料的独特吸收特性，并结合 β-内酰胺酶（β-lactamase）活性实现检测。该传...