本文报道了一种由电极电位诱导、可逆切换的锗(100)智能界面，用于原位控制两性肽在表面的吸附。该界面可在疏水的氢/氘端基（Ge–D）与亲水的羟基/OD端基（Ge–OD）之间可逆转换，从而改变表面疏水性和电荷状态。作者选取结构相似但整体电荷相反的两性螺旋肽 E 和 K，以及二者形成的 EK 卷曲螺旋复合物作为模型，考察电荷与疏水性对吸...
疟疾仍是撒哈拉以南非洲和东南亚的重大疾病。尽管世界卫生组织推广杀虫剂处理蚊帐、抗疟药物、室内残留喷洒和快速诊断工具，2018年疟疾死亡人数仍估计为40.5万，其中5岁以下儿童占67%。现有快速诊断工具在特异性和灵敏度方面仍不足，因此需要开发快速、低成本、便携的疟疾定量分析方法。本综述聚焦疟疾生物标志物在诊断中的作用，包括恶性疟原虫乳...
结核病由空气传播的结核分枝杆菌（MTB）感染引起，严重威胁人类健康。现有 MTB 检测方法难以同时满足快速、灵活和便携要求。本研究开发了一种多通道微流控芯片，并将其与超灵敏硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET）生物传感器封装集成。通过流体系统模拟与优化，确定最佳检测条件为流速 0.3 mL/min、流向垂直于硅纳米线。系统结合单向...
植物病原细菌在全球农业生产中造成严重经济损失，其传播速度、危害程度及新发病害对粮食安全和水果产业构成重大威胁。田间、温室和采后贮藏中及时检测与诊断植物病害，对病害管理、提高农业产量和可持续性至关重要。目前，血清学、形态观察和分子方法已广泛用于植物病害检测，这些方法在细菌遗传鉴定方面具有较高敏感性和特异性，但往往依赖实验室、耗时且成本...
受细胞表面糖蛋白作为病原体共受体的启发，本文报道了 GlycoGrip：一种基于糖聚合物的侧流层析试纸条，用于检测 SARS-CoV-2 及其变异株。该试纸条以糖胺聚糖（GAGs）作为初级捕获元件，以金纳米颗粒标记的抗刺突蛋白抗体作为信号探针，可在生物流体中快速、灵敏且选择性地识别病毒抗原。实验与计算协同优化使试纸条能够适应新出现的...
由于水传播细菌对人体健康构成风险，饮用水中细菌的快速识别已成为全球关注的问题。本文提出一种高灵敏度表面等离子共振（SPR）生物传感器，由棱镜、银（Ag）、石墨烯、亲和层和传感介质组成，用于快速检测水传播细菌。首先比较了四种SPR结构：棱镜/Ag/传感介质、棱镜/Ag/亲和层/传感介质、棱镜/Ag/石墨烯/传感介质和棱镜/Ag/石墨烯...
本研究提出一种基于表面等离子共振（SPR）的高灵敏生物传感器，用于快速检测 SARS-CoV-2 病毒。该传感器以 BK-7 棱镜为耦合基底，在其表面依次沉积银（Ag）、氮化硅（Si3N4）和黑磷（BP）层，并以硫醇连接单链 DNA（ssDNA）作为识别配体。作者设计了三种结构：BK-7/Ag/Si3N4/ssDNA、BK-7/Ag...
药物与白蛋白相互作用的强度和性质会影响游离药物浓度及生理活性，是药代动力学研究的重要问题。本研究评估了头孢曲松（ceftriaxone）和头孢噻肟（ceftizoxime）与牛血清白蛋白（BSA）的结合强度，并测定了结合动力学和热力学参数，包括 KD、KA、ΔS 和 ΔH。研究采用体外荧光光谱、表面等离子共振（SPR）传感方法和分子...
本文报道了一种基于金纳米颗粒（AuNPs）的无标记比色适配体传感器，用于特异性检测β-内酰胺类抗生素阿洛西林（azlocillin）。该体系以58-mer单链DNA适配体为识别元件，以柠檬酸稳定、未修饰的AuNPs为比色指示剂。无阿洛西林时，适配体吸附于AuNPs表面，通过氮原子与金颗粒相互作用增强其抗盐聚集能力，使溶液在高NaCl...
严重感染可引发宿主反应失调并导致器官功能障碍，即脓毒症；若不能及时识别和治疗，可能致命。因此，需要在分诊、急诊、病房、重症监护及院外等不同脓毒症护理节点快速检测生物标志物和病原体。现有商业诊断方法在速度、灵敏度和特异性方面尚不能满足临床需求。本文综述基于微纳结构材料的脓毒症诊断工具最新进展，首先介绍乳酸、降钙素原、细胞因子、C反应蛋...
亚硫酸盐是一种强毒性物质，可损害人体多器官。尽管有毒，它仍被广泛用作食品、饮料和药品中的防腐剂、抗褐变剂和抗氧化剂，因此人体易摄入外源性亚硫酸盐；内源性亚硫酸盐也产生于半胱氨酸和甲硫氨酸的分解代谢。体内生理范围内的血清亚硫酸盐水平主要由钼依赖的亚硫酸盐氧化酶（SO）严格维持，SO通过两电子氧化途径将亚硫酸盐催化氧化为硫酸盐。SO活性...
本文首次报道双螺旋核酸双链结构的分子尺度电容效应。利用高精度石墨烯晶体管生物传感器对静电场效应进行大样本定量测量，观察到异常电荷输运行为：端部固定的核酸双链不像导体，而能像分子电容器一样储存部分电离电子。为阐明该发现，提出级联电容网络模型作为核酸双链的新等效电路，扩展点电荷近似模型，将部分电荷输运归因于电容网络内电子再分布。实验证实...
本文提出一种基于 Kretschmann 构型的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于分析化学、医学和生物分析物。该传感器采用 BK7 棱镜作为耦合基底，并在棱镜表面依次构建 40 nm 金层、单层 ε-硒化锡（ε-SnSe）纳米片、20 nm 金层和单层石墨烯（graphene）层，形成双金属/二维材料复合传感结构。ε-SnSe...
本文系统综述了韩国在化学传感材料与完全集成的物联网(IoT)传感平台方面的最新研究进展，以验证此类传感系统在即时检测(POCT)中的适用性。作者对多种有机/无机纳米材料的合成与表征进行了总结，阐明其在暴露于目标分析物时的基本化学传感机制，并验证了纳米材料与基于IoT的信号换能器集成后用于化学物种实时、现场分析的可行性。综述重点关注用...
有机磷（OP）农药的快速、灵敏和实时检测对现场监测至关重要。酶基生物传感器研究日益增多，来自嗜酸热放线杆菌 Alicyclobacillus acidocaldarius 的热稳定酯酶 EST2 因具有类似脂肪酶的 Ser–His–Asp 催化三联体且对 OP 亲和性高，成为有前景的生物受体。本研究评估 Förster 共振能量转移...
手性纳米颗粒（NPs）的生物应用近年来备受关注。本文合成了具有强手性光学性质和独特磁性性质的磁手性氢氧化钴（Co(OH)2）纳米颗粒，并将其用于活细胞和体内活性氧（ROS）的检测与监测。磁手性Co(OH)2 NPs的圆二色（CD）和磁共振成像（MRI）信号在细胞内ROS检测中表现出0.673至612.971 pmol/10^6 ce...
空气传播的 SARS-CoV-2 是尚未完全理解的重要感染途径。气溶胶和飞沫中的病毒通常含量低，且 RT-PCR、病毒培养等现有方法耗时长，难以满足快速现场检测需求。本文综述了呼吸道病毒空气传播背景、SARS-CoV-2 特征及其在超过 2 m 距离仍可能传播的风险，并总结 2015 年以来可用于空气传播 SARS-CoV-2 及其...
硅纳米线（SiNW）场效应晶体管（FET）已被开发为高灵敏、无标记的生物分子传感器。其检测原理是间接的：通过测量晶体管电流变化来检测生物分子，电流变化由生物分子产生的电场引起。本研究结合纳米光刻、化学功能化、电学测量和分子识别方法，将 SiNW 晶体管测得的电流与纳米线表面发生的特定分子识别事件相关联。作者采用氧化扫描探针光刻（o-...
随着纳米材料和可扩展、高产量纳米制造工艺的广泛应用，新型生物传感器的开发正在发生变革。过去数十年，纳米技术介导的生物传感研究处于前沿，因其在医疗健康、制药、细胞诊断、药物递送以及水和空气质量监测中具有潜在应用。纳米科学的发展依赖于对理论、制造与加工方法以及应用特定技术的深入理解。作为纳米科学的一部分，纳米粒子的拓扑结构和可调性能可通...
噬菌体（phage）作为新兴纳米探针，已被用于检测多种生物物种，包括生物标志物分子和病原微生物。纳米级噬菌体可在表面展示任意序列的外源肽或抗体单链可变片段（scFv），从而特异性结合动物细胞、细菌、病毒和蛋白分子等靶标。金属纳米颗粒具有独特的等离子共振效应，金、银和磁性纳米材料广泛用于可视化检测。噬菌体可与金属纳米颗粒组装形成有机-...