血浆中淀粉样蛋白β1-40（Aβ1-40）与Aβ1-42比值分析可实现阿尔茨海默病（AD）的高精度诊断，但血浆Aβ检测因存在大量生物大分子干扰而难以常规开展。本文开发了一种水凝胶图案化螺旋微电极生物传感器，并结合跳跃式介电电泳（hDEP）力，用于Aβ检测。该传感器将负介电电泳（nDEP）与正介电电泳（pDEP）交替作用，形成hDEP...
个性化抗感染治疗要求抗生素浓度始终处于最佳治疗窗内，以最大化疗效、减少副作用并避免剂量不足诱导耐药。然而，个体化方案需要频繁采样以调整血药浓度。为将治疗药物监测（TDM）更好地融入临床流程，抗生素浓度既可通过即时检测（POCT）在血液中测定，也可依赖无创采样。本文报道了一种基于微流控芯片的通用生物传感器平台，采用无抗体、高灵敏度的β...
当前传感器与执行器的发展正在开启一个通过高效通信实现便捷操作的新阶段，而物联网（IoT）因高潜力已广泛渗透多个学科。本研究设计了一种算法与智能数据处理方案，用于将传感系统获取的数据传输至接收端，即所谓“远程诊断”和“远程数字监测”，这被视为医学与人工智能领域的变革。为验证概念，作者以神经退行性疾病帕金森病为模型，将算法应用于远程诊断...
便携式体外暴露盒（PIVEC）用于现场空气质量测试，可用人肺细胞评估空气暴露效应。本文描述在 PIVEC 中整合传感器，以实时监测污染空气暴露期间细胞氧化应激。作者选用基于细胞色素 c（cyt c）的电化学酶学生物传感器测量活性氧（ROS），包括过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子，因其信号随时间稳定。人 A549 肺细胞在气液界面培养...
酶促多肽蛋白水解是广泛而强大的生物控制机制。近年来，在构建人工蛋白水解系统方面取得显著进展，其中特定输入可调节蛋白酶活性，从而调节其底物活性。然而，迄今开发的所有蛋白水解系统均依赖对其效应物的直接蛋白水解切割。本文提出一种新概念：具有可调输入信号的蛋白酶生物传感器可解笼释放信号肽，该信号肽随后可将信号传递至别构蛋白报告器。我们证明，...
本文报道了一种基于激光诱导石墨烯（LIG）的柔性电化学葡萄糖生物传感器。作者采用 450 nm 紫外激光在聚酰亚胺（PI）基底上直接刻蚀，制备激光诱导石墨烯电极（LIGE），形成三电极体系。随后将壳聚糖–葡萄糖氧化酶（GOx）复合膜固定于 LIGE 工作电极表面，用于葡萄糖检测。在安培模式下，该传感器对葡萄糖表现出良好响应，线性范围...
河鲀毒素（STX）是一种强效蓝藻毒素，饮用水中限值仅为3 μg/L，因此需要简单、快速、灵敏、低成本且特异的水体检测方法。本文开发了一种基于特异性适配体（APT）的电化学阻抗生物传感器，用于水溶液中STX的检测。该传感器以金电极为基底，将3′端巯基修饰的STX适配体M-30f固定于电极表面，并用6-巯基-1-己醇（MCH）封闭非活性...
纤维素脱氢酶（CDH）是一种适用于生物电化学应用的氧化还原酶。其双域结构使这种黄素-血红素酶能够与生物传感器和生物燃料电池电极建立直接电子转移。然而，CDH 在周转条件下的有限稳定性限制了其在这些器件中的应用。本研究旨在通过半理性、高通量酶工程提高 CDH 的周转稳定性。作者在 96 孔板体系中筛选了 13736 个菌落，并选出 1...
本文报道了一种基于热等离子体沉积二氧化钛（TiO2）纳米颗粒的叉指电极（IDE）DNA生物传感器。高纯度TiO2纳米颗粒通过热等离子体法合成并直接沉积于铂（Pt）叉指电极表面，随后用（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）对TiO2层进行硅烷化活化，并将羧基修饰的单链探针DNA固定于电极表面，构建无标记DNA检测界面。利用透射电镜...
本文报道了一种低成本、手持式、可即时使用的 RAPID 1.0 生物传感器，用于快速检测 SARS-CoV-2。该传感器以丝网印刷碳电极为换能器，工作电极经戊二醛交联固定人血管紧张素转换酶 2（ACE2），并用牛血清白蛋白（BSA）封闭、Nafion 形成阳离子选择性保护膜。样品中 SARS-CoV-2 刺突蛋白与 ACE2 结合后...
食品工业对实时检测食品中多种分析物的需求日益增加，生物传感器因特异性高、灵敏度高且可实时工作，成为传统分析方法的替代方案。本文针对酶促安培生物传感器在食品样品检测中的测量时间问题，提出一种基于数学建模的实时预测方法。作者观察到生物传感器的安培响应曲线在不同测量中具有可重复的趋势，并取决于电化学池内发生的酶促氧化还原反应及被测物。为此...
苯酚是化学工业废水中常见的污染物，易经皮肤和黏膜吸收，对健康和环境构成潜在威胁。本研究制备了一种双室微生物燃料电池（MFC）生物传感器，用于检测苯酚。将不同浓度苯酚（100、250、500 和 1000 mg/L）作为唯一底物加入 MFC，并测量输出电压变化。加入上述浓度后，最大输出电压分别为 360±10 mV、395±8 mV、...
基于微生物燃料电池（MFC）的生物传感器已在实验室中用于实时水质生物监测，但缺乏现场验证。本研究报道了一种用于实时监测受金属污染溪流水质变化的MFC生物传感器的长期性能。传感器先在实验室启动，随后部署于加拿大安大略省Sudbury一处活跃矿区附近的溪流中。根据相对于矿区排放口的位置，选择上游（重金属浓度最低）、中点和下游三个点位安装...
本研究通过引入一种新型阵列式 Hg2+ 生物传感器，基于 Zeta 电位法对汞离子（Hg2+）作为神经元脊髓细胞操纵中特异性高钙血症效应器的化学遗传学特性进行了研究。该阵列采用两电极系统，包括饱和氯离子 Ag/AgCl 参比电极和一种糊状纳米复合指示电极。指示电极由活化多壁碳纳米管（MWCNTs）作为导电支撑、羊脊髓切片作为天然神经...
本文报道了一种用于实时监测细菌岩藻糖基转移酶（FucT）活性的电化学阻抗谱（EIS）生物传感器。作者将携带N-乙酰乳糖胺（LacNAc）的多价新糖蛋白（NGP）通过点击化学共价固定于金工作电极，作为FucT催化反应的底物；FucT在GDP-岩藻糖存在下将LacNAc表位转化为Lewisx（Lex），随后由岩藻糖特异性Aleuria ...
本研究开发了一种纸基电极组装系统，并用于通过电化学阻抗谱（EIS）检测目标microRNA-155（miRNA-155）。在该概念中，设计了金纳米颗粒（AuNPs）修饰的纸基电极组装系统（AuNP-PE），并通过扫描电子显微镜（SEM）、循环伏安（CV）和EIS进行表征。miRNA-155的阻抗检测通过测量电荷转移电阻（Rct）的分...
在许多生物系统中，pH 可用于理解细胞动力学，但活细胞培养中 pH 测量受传感器离子特异性、与细胞表面距离及可扩展性限制。商用 pH 传感器因尺寸大且不适合一次性使用，难以整合到小规模细胞培养系统。作者开发了 PHAIR，一种微丝格式 pH 传感器，用于体外人支气管细胞培养中测量 pH。钨微丝作为工作电极，表面形成对 H+ 敏感的氧...
本研究将单室空气阴极微生物燃料电池（MFC）用作生物传感器，用于测定含大量悬浮和/或缓慢可生物降解有机物的真实废水的生化需氧量（BOD）。方法采用批式进样，连续记录外电路电压，并计算有机质生物降解过程中获得的总电荷Q。研究分析了仅含可溶性易降解底物的乙酸盐和蛋白胨样品、含悬浮和胶体有机物的玉米淀粉与牛奶样品，以及真实生活污水和啤酒厂...
循环肿瘤DNA（ctDNA）在多种癌症的早期诊断、预后评估及治疗反应预测中具有重要价值，且其检测方式具有无创优势。然而，外周血中ctDNA丰度低，且野生型DNA背景高，限制了其精准、特异性定量。本研究开发了一种基于CRISPR/Cas9切割触发熵驱动链置换反应（ESDR）的三维石墨烯/AuPtPd纳米花（3D GR/AuPtPd）电...
腹主动脉瘤（AAA）是主动脉局部进行性扩张的血管疾病，破裂可致大出血甚至死亡，因此早期诊断和术后监测至关重要。血液生物标志物可用于AAA诊断及术后心血管风险评估。N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）是心脏分泌的激素，在心脏负荷增加时升高，并与AAA发生风险密切相关。本研究利用NT-proBNP结合适配体构建互指电极（IDE）传感...