本文从理论上分析通过1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯（PASE）连接基固定在石墨烯上的蛋白质分子可能呈现的多种构象。密度泛函理论计算表明，PASE在石墨烯上存在两种双稳态构象，二者之间的活化势垒来源于芘基团上的氢原子与烷基链上的氢原子之间的空间位阻效应。即使蛋白质通过脱水缩合连接到PASE形成PBA连接分子，只要由烷基链和芘基团构成的连接基局...
本文研究环境敏感荧光染料在荧光寿命成像显微镜（FLIM）生物传感器中的应用。作者筛选了一系列 merocyanine 染料，寻找环境诱导荧光寿命变化、光稳定性和亮度在活细胞成像波长下的最佳组合。最终构建 mero87-CBD 生物传感器，将环境敏感染料通过半胱氨酸反应性连接基共价连接至选择性结合激活态 Cdc42 的亲和试剂（WAS...
核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RuBisCO）是自然界最丰富的可溶性蛋白，其活性测定对光合作用工程至关重要。现有生化与放射性标记法需添加多种外源组分，成本高且不便。本研究开发两种更简便、低成本且可重复的 RuBisCO 活性检测方法。首先，利用蓝藻细胞裂解液作为 Calvin 循环酶来源，简化 NADH 依赖分光光度法，比较...
结核病（TB）仍威胁数百万人生命，尤其在发展中国家。快速、高效、低成本的诊断策略缺乏是疫情持续的重要因素。本研究开发了一种基于半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的场效应晶体管（FET）器件，并用抗结核分枝杆菌抗原85B抗体（Ab85B）进行功能化，以检测结核分枝杆菌主要分泌抗原85B（Ag85B）。通过评估抗体用量和门控电解质浓度优化...
宫颈癌是全球女性第三大常见癌症，高危人乳头瘤病毒（HR-HPV）持续感染是其主要病因。由于HR-HPV感染可反复发生，准确筛查对防控至关重要。常用聚合酶链反应（PCR）受专业设备和人员限制，因此亟需便捷、超灵敏的HR-HPV检测方法。基于核酸扩增的生物传感器具有灵敏度高、操作快速、便携等优点，有助于农村和偏远地区即时检测。本综述总结...
本文展示喷墨打印金纳米粒子（Au NP）两层吉赫兹（2.6 GHz）微波开环谐振器（SRR）作为柔性基底上分析物检测新平台的工作原理。与传统采用印刷电路板技术制造 SRR 生物传感器形成七层结构不同，本文谐振器采用两层结构制造，接地平面集成在 SRR 测量装置中。该方法通过经光子烧结的喷墨打印铜纳米粒子（Cu NP）带状线将微波电磁...
大肠杆菌O157:H7是已知可通过污染或未熟食品摄入并引起食源性疾病的菌株。为检测该病原体，本文开发了一种基于电导传感方法的电导免疫传感器。传感器构建于互指电极上，并用单克隆抗大肠杆菌O157:H7适配体修饰。共制备并修饰200个电极对，使其能够结合目标分子复制物。该结合复制物作为生物识别元件，通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷连接至电极...
心肌梗死（MI）是动脉粥样硬化斑块破裂或侵蚀导致心肌氧需求升高时发生的心血管疾病，全球死亡率持续上升。传统临床诊断生物标志物存在不足，促使研究者开发快速、精准、高灵敏的生物传感器平台与技术。生物传感器是将生物元件与物理化学换能器结合，用于检测和定量特定化合物或分析物的分析装置，在医疗、环境监测、食品安全和生物技术中发挥关键作用。用于...
肺癌是全球癌症死亡的主要原因，常因晚期发现而难以治愈。现有生物标志物往往在无症状可治愈阶段难以检出，因此需要兼具性能、可扩展性、成本效益和简便性的群体筛查方法。本文提出一种基于酶活性的传感器平台，通过检测血清中参与肿瘤转化的活性蛋白酶，而非单纯计数生物标志物，来评估肺癌风险。该平台由 18 个对活性蛋白酶敏感的传感器组成，用于检测 ...
无细胞蛋白合成（CFPS）是一种快速成熟的体外基因表达平台，可在需要点对核酸进行转录和翻译，从而按需合成肽类疫苗、生物治疗蛋白，并开发用于环境污染物和感染因子检测的诊断方法。与传统细胞系统不同，CFPS 无需维持活细胞，设备需求低，适合太空等低资源环境。本研究评估无细胞平台 BioBits 在国际空间站（ISS）上的性能，通过表达 ...
蜜蜂是研究宿主—肠道微生物互作的重要模型，也是关键传粉昆虫。细菌生物传感器可为宿主与共生菌群之间的复杂互作提供关键信息，但由于缺乏非侵入性肠道内容物采样方法，且可用于改造共生菌的遗传工具有限，蜜蜂中的相关传感器开发长期受限。本研究构建了一套用于遗传改造蜜蜂肠道共生菌的通用分子工具包，并首次在蜜蜂中建立粪便采样技术。作者将蜜蜂原生肠道...
本章系统综述了石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器在生物传感中的原理、应用与进展。石墨烯具有高载流子迁移率、化学稳定性、二维表面原子特性及无需钝化层即可与电解质直接接触等优点，适合构建无标记、实时、低成本的场效应传感界面。文章介绍了从离子敏感场效应晶体管（ISFET）、生物场效应晶体管（BioFET）到gFET的演变，重点说明液...
大麻素是驱动大麻产品商业关注的主要成分，其中Δ9-四氢大麻酚（THC）和大麻二酚（CBD）含量最高。THC具有明显精神活性，因此需要准确、快速、可靠且低成本的方法测定生物流体中的THC。本综述依据PRISMA指南，系统检索PubMed、Scopus和Google Scholar中2017年至2023年关于便携式技术与商用产品检测生物...
本研究首次报道了一种用于丙型肝炎病毒（HCV）快速、灵敏、特异、简便且可视鉴定的新型分子诊断方法，即逆转录环介导等温扩增结合金纳米颗粒侧流生物传感器（RT-LAMP-AuNPs-LFB）。根据中国主要流行HCV基因型1b、2a、3b、6a和3a的5'非翻译区（5'UTR）序列设计LAMP引物，并优化反应温度与时间等检测条件。研究评估...
汗液中含有蛋白质、脂质、碳水化合物、囊泡和核酸等复杂生物标志物，其水平与血液中的对应指标密切相关，因此汗液采样已成为无创健康监测与诊断的重要方向。现有汗液分析平台虽已存在，但便携性、低成本、易制造和快速周转仍是关键需求。3D打印微流控器件因可集成多功能模块、具有柔性、生物相容性、可控封闭环境和低样本量等优势，成为汗液分析的有前景系统...
表面等离子共振（SPR）技术因具有实时、无标记、多参数和高灵敏度等优势，已成为研究生物分子相互作用的重要工具。本文综述了SPR技术在解析严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）突变动态中的应用。文章首先介绍SPR的工作原理以及传感器图的动力学参数，包括结合速率常数ka、解离速率常数kd、平衡结合常数KA和平衡解离常数KD...
机械应变是调控纳米材料性质的可逆手段。本研究考察施加于单个氧化锌（ZnO）纳米棒（NRs）的应变如何影响源自外部生物分析物、随后耦合并波导至纳米棒的荧光信号。作者以肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和 Alexa488 标记抗体构建模型免疫检测，在 ZnO NRs 上形成 Alexa488-TNF-α 免疫复合物，并系统分析纳米棒长度、...
癌症是全球主要死因之一，尽管出现多种新疗法，仍造成大量死亡。利用高亲和力适配体进行靶向分子诊断和治疗已成为病理性血管生成和癌症治疗研究中的热门技术。本文批判性综述了多种基于适配体的诊断和治疗技术，包括适配体-纳米材料偶联、适配体-药物偶联（物理或共价）以及已成功用于生物标志物检测的生物传感器。结果表明，适配体可潜在地整合到靶向递送系...
三维（3D）打印技术，又称增材制造（AM），已成为精确制造具有复杂几何形状功能材料的先进工具，并在组织工程、再生医学和治疗领域推动多项进展。然而，该技术在生物传感器和传感器开发等生物技术应用中仍具巨大潜力。通过探索这些方向，可拓展3D打印技术的应用范围，并为生物技术领域的创新奠定基础。新的打印材料和打印机将为在日益增长的3D支架中无...
本文是一篇评论，探讨核酸扩增技术与微型化分析系统在液体活检中的协同作用及其对临床诊断的推动作用。作者回顾了微纳加工、快速原型制造和注塑成型等微流控芯片制备技术，以及玻璃、硅、PDMS、PMMA、聚碳酸酯、环烯烃共聚物、水凝胶、导电聚合物和纸基材料等新型材料的发展。文章重点讨论PCR与等温核酸扩增（如LAMP、RCA）在循环肿瘤DNA...