微生物生物传感器能够感知并报告环境刺激暴露，从而帮助理解环境过程。其成功设计与部署取决于承载遗传回路的微生物宿主（底盘）在目标环境中的持久性。模型底盘通常易于遗传操作，但在环境条件下存活能力有限；非模型微生物在环境中更具持久性，却受遗传可操纵性差和标准化元件缺乏等限制。本文系统梳理了环境生物传感器底盘开发中的生态、代谢和遗传约束，提...
细菌，尤其是多重耐药菌，对公共健康造成严重危害，也使传统抗生素治疗难以奏效。近年来，热疗为清除细菌提供了新的治疗途径。微波是电磁波谱的组成部分，能够迅速加热材料。相关研究表明，微波的热效应和非热效应均可灭活多种细菌。尽管目前对微波在细菌领域的作用机制认识尚不足以支持其广泛使用，但微波在应对微生物和控制感染方面已表现出良好效果。本综述...
随着原位检测对更高性能与更小尺寸的需求增加，MEMS声学谐振器受到关注。本文提出一种基于锂钒酸盐薄膜的S1模式Lamb波谐振器（HF-LWR），用于高灵敏度质量型生物传感。所制备的谐振器基于400 nm X切锂钒酸盐薄膜，谐振频率超过8 GHz。研究采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）层作为质量传感层，评估基于HF-LWR的生物传感器性...
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的新冠疫情加速了基于新材料和新技术的生物传感器开发。本文报道了一种快速、低成本的光学生物传感器，采用光致发光光谱法检测抗SARS-CoV-2抗体。该传感器以半导体共轭聚合物F8T2薄层作为信号换能材料，通过旋涂沉积F8T2，并滴加带有疏水相互作用标签的工程化SARS-CoV-...
荧光偏振（FP）技术已应用于化学物质和生物分子的检测，服务于早期诊断、食品安全分析和环境监测。与传统有机染料相比，量子点等无机纳米材料具有特殊荧光性质，可提高基于FP的生物传感体系的光稳定性；金属纳米颗粒等纳米材料还可作为信号放大器，通过增大荧光团有效质量或产生金属增强荧光效应来提高FP值。本文综述了不同类别纳米材料在FP生物传感器...
糖聚合物材料已成为一类重要的生物聚合物，因其潜在应用而受到科学界关注。近年来，它们被视为独特的合成生物材料，并用于直接治疗、医用粘合剂、药物/基因递送系统和生物传感应用。因此，理解糖聚合物基材料研究的最新进展对下一阶段生物材料研究至关重要。本综述讨论了糖聚合物基材料最常用的合成方法、基于结构-功能相互作用的性质，以及这些材料在生物传...
基于纳米孔的技术显著扩展了无标记单分子传感、核酸（DNA、RNA和蛋白质）测序及其他生物技术应用的工具库。目前，生物来源、固态制备、混合型以及新近化学合成的类离子通道等多种纳米孔，已被用于生物分子的快速单分子传感和诊断应用。在数百纳米尺度上，DNA纳米技术，尤其是DNA折纸器件，能够组装复杂且动态的三维纳米结构，包括尺寸和形状可精确...
新冠疫情是21世纪严重大流行病，主要侵犯呼吸道并引起流感样症状。截至2021年1月22日，WHO报告全球累计死亡2,082,745例、确诊96,267,473例。病毒主要通过吸入和接触污染表面传播，潜伏期2–14天，多数感染者无症状。由于当时缺乏特效治疗与疫苗，社交距离、个人防护装备和勤洗手成为主要防控手段。大规模、快速检测对控制传...
细胞因子是参与炎症、免疫和肿瘤微环境调控的小肽类蛋白标志物，其循环水平变化可反映疾病状态。为在疾病进程中快速、特异、准确地监测免疫状态，发展高灵敏、多路细胞因子检测传感器对临床检验和疾病机制研究至关重要。本文简要综述细胞因子检测工具及新生物标志物开发的基本原理，讨论高灵敏、多路细胞因子定量技术的最新进展及其在宽范围检测中的应用能力，...
肿瘤病理新诊断工具的开发有助于优化癌症患者的个体化治疗。功能光学成像能够非侵入地识别肿瘤病理生理特征。虽然荧光重组affibody和纳米抗体已用于检测肿瘤细胞膜蛋白，但生物发光分子因高灵敏度而日益受到重视。本文表征了来自Metridia lucens桡足虫的新型荧光素酶MlLuc，并开发了新型生物发光重组affibody MlLuc...
实现生物标志物的快速高灵敏检测对疾病诊断与治疗至关重要。本文构建了一种基于DNA纳米结构和催化发夹组装（CHA）的高灵敏、通用双放大电化学发光（ECL）传感平台，用于靶标检测。当靶DNA存在时，其与辅助链D1和D2杂交形成I形DNA纳米结构，进而触发后续CHA反应，产生大量H1-H2双链DNA复合物。所得双链复合物可被捕获在电极表面...
世界卫生组织估计，感染和耐药性导致每年约1000万人死亡。为缩短诊断时间并降低费用，本研究开发了一种用于细菌感染即时检测（POC）的装置。该装置采用包裹结晶紫（CV）的凝集素功能化壳聚糖纳米颗粒作为传感材料。纳米颗粒直径小于200 nm，在细菌存在时发生特异性凝集，形成肉眼可见聚集体，而非细菌样品则保持均一悬浮液。装置仅需100 μ...
本研究通过氮化硼碳纳米片（BCN NSs）与三(4,4'-二羧酸-2,2'-联吡啶)钌(II)二氯化物（Ru(dcbpy)3Cl2）化学交联，制备了自增强纳米复合材料BCN NSs-Ru，并将其作为发射体构建电化学发光（ECL）生物传感器，用于超灵敏检测癌症标志物人胸苷激酶1（TK1）mRNA。BCN NSs边缘的氨基和不饱和硼原子...
在抗体固定化过程中施加电场，可使抗体在生物传感器表面取向排列，从而提高抗体与抗原的结合概率并最大化传感器灵敏度。本研究利用在叉指微电极内部施加电场，对具有极性特征的免疫球蛋白G（IgG）进行传感器内取向排列，开发了一种增强抗体-抗原结合概率的生物传感器。首先通过理论计算确定最优排列条件，并通过比较纯化抗β-淀粉样蛋白抗体排列前后的阻...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）疫情再次凸显快速、准确且经济的即时检测（POC）体外诊断需求。POC检测的核心挑战是在短检测时间内兼顾高灵敏度与低成本。光子集成电路（PIC）生物传感器具有高分析灵敏度、多路检测、易微型化和适合大批量制造等优势。非对称Mach–Zehnder干涉仪（aMZI）是其中一类灵敏度可调的...
本文为原论文《通过微环谐振器环下干涉图增强群折射率生物传感器灵敏度》的更正说明。原研究以微环谐振器（MRR）作为群折射率生物传感器，利用环下干涉图（ring-down interferograms）提高对折射率变化的灵敏度。更正指出原发表版本中表3内容与表4重复，现重新给出表3：在1 dB/cm传播损耗条件下，五种不同MRR半径（R...
谷氨酸(GLU)和γ-氨基丁酸(GABA)水平失衡及其亚秒级信号动态变化见于创伤性脑损伤、癫痫和阿尔茨海默病等多种脑疾病。本研究报道了一种用于亚秒级同时实时检测GLU和GABA的硅(Si)多功能生物传感器探针的优化与体内测试。该Si探针具有四个表面功能化铂超微电极(UME)，用于检测GLU和GABA，一个哨兵位点，以及用于原位校准的...
新冠疫情引发组织范式转变，其短期与长期影响尚未被充分理解。本文综述以纳米材料为基础，用于SARS-CoV-2预防、检测、诊断和治疗的多种方法。纳米结构按维度可分为纳米颗粒、量子点、纳米线、碳纳米管、薄膜和纳米复合材料，可通过自上而下和自下而上方法制备。纳米材料高比表面积使其适合构建高灵敏电荷/场传感器，包括电学、化学、光学和气体传感...
急性心肌梗死（AMI）是主要死因之一，数十年来威胁人类生命。目前其诊断主要依赖心电图（ECG），但已被证明不足。为克服ECG局限，提出高效检测心脏生物标志物。特别是肌钙蛋白，尤其是心肌肌钙蛋白I（cTnI）和心肌肌钙蛋白T（cTnT）的测定，在心肌损伤诊断中敏感性和特异性更优。作为最危及生命的状况之一，需要快速、普适、低成本且特异灵...
生物传感器广泛应用于生化、电化学、农业和生物医学等领域，可集成食品、医疗、环境监测、水质、法医、药物研发等即时检测应用。通过高亲和力生物分子识别，生物传感器能在小体积样品中灵敏检测分析物。微流控技术利用流体力学操控微升/纳升级液体，使生物传感器实现小型化、自动化和集成化。现有商用设备往往体积大、速度慢、成本高且依赖人工，而微流控生物...