Smart Chemical Sensor and Biosensor Networks for Healthcare 4.0.
在工业4.0技术推动下，医疗4.0融合医疗传感器、人工智能（AI）、大数据、物联网（IoT）、机器学习和增强现实（AR），通过连接患者、医疗设备、医院、诊所、医疗供应商等要素构建智能健康网络。体内化学传感器与生物传感器网络（BSN）是医疗4.0采集患者原始医学数据的基础平台。本文提出一种基于化学传感器和生物传感器的BSN架构，用于检...
A Novel Urine Test Biosensor Platform for Early Lung Cancer Detection.
肺癌是全球癌症相关死亡的首要原因，早期检测对改善预后至关重要。挥发性有机化合物（VOCs）可反映病理生理和机体代谢过程改变，已在多种癌症中被报道。本文报道一种尿液检测生物传感器平台（BSP），利用动物独特、熟练且准确的嗅觉能力识别肺癌特征 VOCs。该平台以训练并合格的 Long-Evans 大鼠作为生物传感器（BS），对肺癌尿液中...
A point-of-care biosensor for rapid detection and differentiation of COVID-19 virus (SARS-CoV-2) and influenza virus using subwavelength grating micro-ring resonator.
在 SARS-CoV-2 持续传播及新变异株不断出现的背景下，快速、准确、频繁检测的需求日益增加。奥密克戎变异株临床表现与其他常见呼吸道感染更为相似，同时检测多种潜在病原体有助于区分 SARS-CoV-2 感染与其他症状重叠疾病，对个体化治疗和疫情控制具有重要意义。本文报道了一种基于亚波长光栅微环谐振器（SUMIRR）的 SARS-...
Real-Time Immunosensor for Small-Molecule Monitoring in Industrial Food Processes.
工业食品生产过程需要实时监测与调控策略，以保障产品质量、得率和生产效率。本文提出一种可推广的亲和型生物传感器开发方法，用于工业食品过程中小分子的连续监测。作者以马铃薯果汁中糖苷生物碱（glycoalkaloids, GAs）的测定为例，利用噬菌体展示技术筛选抗solanidine抗体片段，并将其重组表达为(scFv)2-Fc或(VH...
Prevalence of G6PD deficiency and diagnostic accuracy of a G6PD point-of-care test among a population at risk of malaria in Myanmar.
过去十年缅甸疟疾发病率持续下降，间日疟原虫成为主要流行种。间日疟原虫可在肝细胞形成休眠子并引起复发，伯氨喹用于清除休眠子，但葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏者使用后可发生溶血，因此需在广泛使用伯氨喹的地区估计 G6PD 缺乏频率和变异类型。本研究在内比都开展描述性横断面调查，采用标准分光光度法、CareStart G6PD 快...
Design and Characterization of Nanoflowers-based Biosensor for Estimation of Bilirubin in Jaundice.
纳米花（NFs）是具有花瓣状形貌、高表面体积比和良好表面吸附能力的纳米颗粒体系。黄疸表现为皮肤、巩膜和黏膜黄染，是胆红素在血液中蓄积的临床征象，常因肝脏排泄或结合胆红素障碍及胆红素生成增加所致。目前黄疸中胆红素定量已有分光光度法、化学发光法等方法，但生物传感方法在表面积、吸附、粒径和功能性方面具有优势。本研究旨在制备并评价基于吸附型...
Design of a Current Sensing System with TIA Gain of 160 dBΩ and Input-Referred Noise of 1.8 pA
本文提出用于生物传感器的高增益低噪声电流信号检测系统。当生物材料附着到生物传感器时，偏置电压下流过的电流发生变化，从而感知生物材料。针对需要偏置电压的生物传感器，采用电阻反馈跨阻放大器（TIA）。通过自制图形用户界面（GUI）实时绘制生物传感器电流值。即使偏置电压变化，模数转换器（ADC）输入电压不变，因此能准确稳定地绘制电流。针对...
Design Considerations of an ITO-Coated U-Shaped Fiber Optic LMR Biosensor for the Detection of Antibiotic Ciprofloxacin.
抗生素滥用因废水处理不足、难去除及环境毒性而成为严重问题，抗生素检测因而受到关注。本研究提出一种氧化铟锡（ITO）涂层 U 形光纤损耗模共振（LMR）生物传感器新设计，用于敏感检测环丙沙星（CIP）。传感器性能以灵敏度、半峰全宽（FWHM）、品质因数（FOM）和检出限（LOD）表征，并对 ITO 层厚度（d）、传感区长度（L）和弯曲...
Cholesteric liquid crystal biosensor platform with image analysis for rapid detection of COVID-19.
快速、低成本的2019冠状病毒病（COVID-19）检测对识别感染者尤其是无症状感染者、阻断社区传播至关重要。抗体层析血清学检测虽可作为逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）的替代手段，但假阳性较高。本文提出一种基于胆甾相液晶（CLC）的生物传感器平台，用于一步、免洗、快速直接检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2），且...
Surface Acoustic Wave Propagation of GaN/Sapphire Integrated with a Gold Guiding Layer.
氮化镓（GaN）是宽禁带半导体，广泛用于高功率器件、发光二极管（LED）和光电子应用。由于其压电特性、较高的表面声波（SAW）速度和强机电耦合，GaN也可用于SAW器件。本研究通过实验和有限元仿真，考察钛/金（Ti/Au）导波层对GaN/蓝宝石衬底表面声波传播的影响。在将导波层最小厚度固定为200 nm的条件下，与无导波层样品相比，...
Performance investigation of triple unsymmetrical micro ring resonator as optical filter as well as biosensor.
本文提出一种单输入、单输出的三重非对称微环谐振器（TUMRR）结构，并采用延迟线信号处理方法在 z 域对其统计特性进行建模。作者利用 Mason 增益法则推导该结构的传递函数，并在绝缘体上硅（SOI）平台上实现其光学滤波与生化传感功能。通过有限差分时间域（FDTD）方法获得场响应，由频率响应曲线分析光学滤波器特性，得到自由光谱范围（...
Design of highly sensitive biosensors using hollow-core microstructured fibers for plasma sensing in aids with human metabolism.
低折射率液体分析物的实时、原位和高精度检测在医学与生物学中具有重要意义，血样中血浆浓度的准确检测是生物传感器的重要应用之一。本文报道了一种基于空心微结构光纤（HC-MOF）的高灵敏生物传感器，用于检测低折射率液体分析物，并重点研究血液样品中血浆浓度的检测。作者利用光子带隙导波机制，说明血浆浓度变化会改变 HC-MOF 的传输光谱。通...
Evaluating glioma-associated microRNA by complementation on a biological nanosensor.
胶质瘤是起源于脑和脊髓胶质细胞的肿瘤，miRNA-363 与人类胶质瘤发生发展相关，其表达水平可用于监测胶质瘤进展。本研究构建了一种基于互指电极（IDE）的生物传感器，用于检测 miRNA-363 水平并反映胶质瘤严重程度。IDE 采用光刻技术制备，随后进行表面化学修饰，将 miRNA-363 互补寡核苷酸探针与金纳米颗粒复合后固定...
Measuring respiratory and heart rate using a fiber optic interferometer: A pilot study in a neonate model.
本研究旨在测试一种用于监测新生儿呼吸率（RR）和心率（HR）的光纤垫的安全性与有效性。方法：纳入30只新西兰白兔，按体重分为三组。每只兔分别用ECG电极作为参考方法和新开发的实验性光纤系统（EFOS）垫作为实验方法测量RR和HR。结果：对29只兔（10雌、19雄）的数据进行分析。与HR相比，EFOS测量RR表现更好。RR值在整体组（...
A Rapid and Sensitive Aptamer-Based Biosensor for Amnesic Shellfish Toxin Domoic Acid.
近年来有害藻华频发，失忆性贝类毒素岩藻氨酸（domoic acid, DA）主要由假菱形藻产生，其检测需求日益迫切。适配体作为新型分子识别元件，为 DA 监测提供了清晰手段。本研究采用 Capture-SELEX 成功筛选 DA 适配体，经鉴定与截断优化获得高亲和、高特异性适配体 C1-d（KD 109 nM）。通过分子对接和分子动...
Pre-equilibrium biosensors as an approach towards rapid and continuous molecular measurements.
几乎所有基于配体-受体结合的生物传感器都在平衡条件下工作。然而，在低配体浓度下，受体（如抗体或适配体）达到平衡的过程缓慢，使平衡型传感器难以同时实现快速与高灵敏测量。本文提出一种平衡前生物传感方法的理论基础，使传感器在未达到结合平衡前即可定量测量配体浓度。该方法不再仅在单一时间点测量受体结合，而是利用受体对浓度变化的动力学响应，通过...
Sensitive detection of organophosphorus pesticides based on the localized surface plasmon resonance and fluorescence dual-signal readout.
本文报道了一种用于有机磷农药（OPs）检测的 LSPR/荧光双信号视觉生物传感器。该传感器以 DNA 功能化 Ag/Au 双金属纳米颗粒（Ag/Au NPs）作为多功能纳米探针。检测策略基于检测液中含有乙酰胆碱酯酶（AChE）、胆碱氧化酶（CHO）、乙酰胆碱（ACh）和纳米探针时，OPs 对酶诱导 H2O2 生成的抑制作用。酶催化产...
A Smartphone-Based Biosensor for Non-Invasive Monitoring of Total Hemoglobin Concentration in Humans with High Accuracy.
本文提出一种基于智能手机的生物传感器，用于高准确度非侵入监测人体总血红蛋白浓度。与现有血红蛋白传感器相比，该传感器利用智能手机的摄像头、存储和计算能力，显著降低设备成本；与现有智能手机传感器相比，作者开发了高集成多波长LED模块和专用手机夹具，分别减少空间误差和运动伪影。此外，系统嵌入新算法以提高测量精度：对采集图像进行L*a*b*...
Nonlinear dielectric spectroscopy biosensor for SARS-CoV-2 detection.
本研究提出一种基于非线性介电谱（NLDS）的 SARS-CoV-2 检测方法，用于在拭子样本中检测病毒存在。该方法将已知交流电流注入病毒转运培养基（VTM）中的样本悬液，并记录电极间电压信号的功率谱；以三次谐波作为病毒存在的生物标志物。计算建模表明，病毒包膜上具有非线性电流–电压特性的离子通道（E 蛋白/3a 蛋白）可能是谐波产生的...
Glucose 6 Phosphate Dehydrogenase (G6PD) quantitation using biosensors at the point of first contact: a mixed method study in Cambodia.
背景：定量测定葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）酶活性对决定间日疟根治方案至关重要。生物传感器是可在首次接触点使用的床旁半定量分析仪，用于测量 G6PD 酶活性。本研究旨在评估柬埔寨村疟疾工作者（VMWs）在一年中使用生物传感器的运行可行性。方法：在 Kravanh 转诊医院完成初始培训后，28 名 VMWs 和 5 名实验室技术员...