本文提出一种基于截断一维光子晶体（1D PC）与狄拉克半金属（BDS）的近红外高灵敏折射率生物传感器理论模型。该传感器采用棱镜耦合结构，由耦合棱镜、TiO2/SiO2 交替一维光子晶体、含 TiO2 与 BDS 的缺陷层以及传感介质层组成。当近红外光经棱镜入射时，在 BDS 与一维光子晶体界面激发 Bloch 表面波（BSW），形成...
生物传感器在个性化医疗与环境监测中具有变革潜力，其性能提升取决于制造技术与稳健传感材料。功能化石墨烯因易于与生物识别元件界面化而成为有吸引力的换能材料。石墨烯及其衍生物如氧化石墨烯（GO）已被广泛用于疾病监测生物传感器；石墨烯可图案化为多种结构，并集成到微流控、电化学和等离子体传感器中。GO 因合成简便、可图案化、功能化程度高、电子...
为提高农产品产量和质量，农药被全球广泛用于保护作物免受虫害。然而，多数农药难以降解，会残留在农产品中并进一步富集到食物链和生态系统，对人类健康和环境构成严重威胁。因此，开发高效方法和工具监测农药残留及其相关生物标志物（乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶）具有重要意义。具有类酶催化特性的纳米材料（纳米酶）因稳定性优异、催化性能可调、成本低且易...
本文指出，基于患者健康档案的快速生物信息学分析以及低水平生物标志物检测，正成为设计智能化、个性化健康管理分析诊断系统的关键。为实现这一目标，需要优化组合纳米赋能的生物传感原型、人工智能（AI）支持的预测分析和基于医疗物联网（IoMT）的生物信息学分析。此类系统以高效疾病诊断原型演示为起点，代表未来疾病管理方向。为探索上述问题，MDP...
本研究构建携带不同启动子插入在铬酸盐感应调控基因 chrB 与报告基因 luxAB 之间的重组大肠杆菌菌株，用于感知低浓度六价铬 Cr(VI)（<0.05 mg/L），并评价其在水体中测定 Cr(VI) 的灵敏度、选择性和特异性。发光强度受 pH、温度、检测时间、共存碳源、共存离子、Cr(VI) 氧阴离子形态、浓度、菌种和培养基影响...
活细胞中 GTP 的生理变化一直未被认为能调控 RAC1 激活，因为色谱或质谱测得的胞内 GTP 浓度远高于体外测定的 RAC1-GTP 解离常数（Kd）。本文结合遗传编码 GTP 生物传感器与 RAC1 活性生物传感器，证明在活细胞中，围绕 RAC1-GTP Kd 波动的 GTP 水平与 RAC1 活性变化相关。此外，RAC1 在...
酶作为高效生物催化剂，被广泛应用于医药、食品、环境、生物传感和生物燃料电池等领域。然而游离酶在极端pH、温度、有机溶剂等条件下易失活，且难以回收，限制了实际应用。将酶固定化在碳纳米管（CNTs）表面可制备高稳定性、可重复使用的纳米生物催化剂。功能化CNTs具有大比表面积、高导电性、良好生物相容性和快速电子转移特性，是酶固定化的优良载...
本研究采用原子力显微镜局部阳极氧化（AFM-LAO）结合湿法化学刻蚀制备了由5根和10根硅纳米线（SiNW）组成的阵列，并使用不同浓度的四甲基氢氧化铵（TMAH）和异丙醇（IPA）进行刻蚀，使所得 SiNW 在尺寸和表面粗糙度上存在差异。随后，通过 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和戊二醛对 SiNW 表面进行功能化，固定 2...
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，...
尽管干眼症患病率高，但诊断该症状及相关疾病仍面临诸多挑战。为此，作者利用阴离子水凝胶包覆金纳米壳（AuNSs）开发了一种无标记生物传感器，用于检测与干眼相关的高等电点泪液生物标志物。在水凝胶涂层中引入定制醛基功能化聚乙二醇丙烯酸酯（Al-OEGA），使其可通过动态共价亚胺键与特定泪蛋白表面可及赖氨酸残基结合，从而增强蛋白识别。结果表...
金黄色葡萄球菌是引起食源性疾病和食物中毒的主要病原菌，其快速准确检测对食品安全风险评价和公共卫生具有重要意义。本文综述了基于适配体的生物传感器用于食品中金黄色葡萄球菌检测的研究进展，重点介绍适配体技术分类及光学适配体传感器（表面等离子共振、比色、表面增强拉曼、荧光）和电化学适配体传感器（电位、伏安、阻抗）的原理与应用。文章比较了培养...
本文从理论上研究了一维光子晶体在血浆细胞传感中的应用性能。所提出的器件利用一维光子晶体缺陷腔结构，将待测血浆样品引入缺陷层；当样品中血浆细胞或血浆成分引起缺陷层折射率改变时，光子晶体禁带内的缺陷共振峰位置发生移动，从而实现对样品折射率变化的检测。作者通过改变不同折射率的分析物缺陷层，获得了共振峰位置随折射率变化的规律。在优化结构中，...
茉莉酸（JA）在植物发育与胁迫响应中起关键作用，但其在细胞水平的时空分布仍不清楚。已有拟南芥 Jas9-VENUS 荧光生物传感器受 35S 启动子活性限制，在生殖组织和单子叶作物中表达不佳。本研究基于 OsJAZ6 的 JA 依赖降解序列（Jas6）构建水稻合成生物传感器 J6V-HM，由玉米 Ubi-1 启动子驱动核定位 Jas...
遗传编码生物传感器可将小分子配体的产生转化为适合高通量筛选或体内选择的读出信号，对优化小分子生物合成途径具有重要意义，但获得具有合适响应函数和配体偏好的传感器仍具挑战。本研究证明，连续高突变系统 OrthoRep 可有效用于进化高性能生物传感器。作者将别构转录因子 BenM 编码于 OrthoRep 上，使宿主酿酒酵母在传代过程中快...
阵列成像反射率（AIR）是一种光学生物传感器平台，用于在患者血样中简单、多重地测量抗原特异性抗体反应。本文报道了 StaphAIR，即在 AIR 平台上构建的 8 重金黄色葡萄球菌抗原阵列，用于分析抗原特异性抗金黄色葡萄球菌体液免疫反应。首先使用针对金黄色葡萄球菌自溶素葡糖胺酶（Gmd）域的小鼠和人源化单克隆抗体进行验证，随后用阳性...
SARS-CoV-2 的快速传播严重威胁公共卫生，建立高灵敏检测方法对控制全球大流行具有重要意义。本文开发了一种石墨烯场效应晶体管（g-FET）生物传感器，实现 SARS-CoV-2 抗体的超灵敏检测，检出限（LoD）低至 10−18 M（相当于 10−16 g mL−1）。g-FET 表面修饰 SARS-CoV-2 刺突蛋白 S1...
本文报道了一种用于超灵敏检测癌细胞中microRNA-21（miRNA-21）的电化学发光（ECL）生物传感器。该传感器基于新型无H2O2三元ECL体系（鲁米诺/溶解氧/Fe@Fe2O3纳米线）。与以往需要负电位产生活性氧（ROS）的共反应加速剂不同，Fe@Fe2O3纳米线可在检测液中无需外加电压直接产生ROS，从而将检测电位范围缩...
新冠疫情的快速传播促使科学界寻找能够理解其致病性、传播性和感染性的技术，以支持疫苗与治疗开发，并推动生物传感器快速、可靠、精确地检测病原病毒。本文提出一种数值模拟方法，用于分析可显著改善生物传感器性能（尤其是灵敏度与检测限）的设计参数。施加交流电热（ACET）力可在微流控通道内产生涡旋流动，增强目标分子向反应表面的输运，从而缩短生物...
本文是一篇发表于《Communications Biology》的访谈文章，介绍KAUST生物工程系副教授Sahika Inal从纺织工程转向生物电子学与生物传感器研究的经历。她拥有德国波茨坦大学实验物理博士学位，并在法国普罗旺斯微电子中心完成博士后，专长于共轭聚合物表征和生物医学器件开发。访谈围绕其研究兴趣、跨学科挑战、学术职业建...
乙酰胆碱（ACh）是胆碱能神经元分泌的主要神经递质，广泛分布于外周和中枢神经系统，主要功能是完成神经信号传递。当胆碱能神经元受损时，ACh的合成与分解异常，神经信号传导受阻。ACh浓度变化在一定程度上反映阿尔茨海默病、帕金森病、重症肌无力等多种神经系统疾病的发生与发展，因此研究其生理病理作用并追踪体内浓度变化对疾病防治具有重要意义。...