本研究以4-氰基-4'-戊基联苯（5CB）为液晶材料，在十二烷基硫酸钠（SDS）介导下，利用β-半乳糖偶联聚苯乙烯-b-丙烯酸（PS-b-PA-G）修饰液晶-水界面，制备了用于视觉检测HepG2细胞的液晶微滴生物传感器。为阐明含β-半乳糖配体对液晶微滴取向转变的作用，作者将麦芽三糖作为模拟配体偶联到PS-b-PA上。结果显示，Hep...
本文报道了一种用于监测地球和太空环境中有害紫外辐射生物效应的微型化、轻量化生物传感器的设计与制备。该传感器将可响应紫外辐射的生物敏感元件 DNA 嵌入碳基杂化纳米材料中，制备了由石墨烯纳米片（GNPs）和双链 DNA（dsDNA）组成的杂化纳米结构薄膜，用于原位、实时检测 UV-C 辐射造成的损伤效应。其工作原理是：UV-C 照射引...
二维（2D）和三维（3D）细胞培养中细胞活力与生长的检测通常需要收获细胞，时间序列研究需多组平行重复。开发用于3D肿瘤球或干细胞再生纵向研究的非侵入、无接触检测方法仍是未满足需求。表面声波（SAW）可实现质量负载生物传感，具有低成本、体积小和易组装等优点。本研究考察了SAW检测并量化细胞生长的潜力。结果表明，由两对谐振器（叉指换能器...
表面敏感生物分析传感器的发展显著推动了生物分子相互作用研究。为扩大应用，当前亟需实现高灵敏度、特异性、无标记的生物分子检测，并支持定量解释、通用性和低成本。本文开发了一种平面波导芯片，其平坦二氧化硅芯层嵌入对称有机包层中，包层折射率与水匹配，从而降低杂散光背景散射，实现无标记检测微弱对象，如单个小于20 nm的金纳米颗粒和小于100...
本文通过数值模拟与实验研究了光子晶体（PhC）纳米梁（NB）腔之间的横向耦合，以开发高灵敏度、高优值（FOM）的无标记生物传感器。采用三维有限差分时间域（3D-FDTD）和有限元法（FEM）模拟表明，当两个 PhC NB 腔以较小间隙倏逝耦合时，间隙宽度变化会显著改变耦合效率，并使谐振频率分裂。实验上在 InP 衬底上利用 InGa...
光子晶体微腔生物传感器能够检测单个生物分子，但微流控样品输送主要依赖扩散，限制了最低可检测颗粒浓度。本文通过求解粒子运动方程，研究光学力对光子晶体微腔生物传感器灵敏度的增强作用。模拟结合Langevin方程、流体拖曳、光学力和布朗运动，计算微流控通道中粒子轨迹，并据此确定最小可检测浓度n_min。研究考察输入光功率、流速、器件品质因...
本文针对声学器件（AW）作为传感平台时，集中质量负载位置对质量灵敏度的影响，提出一种基于无负载模态形状函数的简便确定方法。质量灵敏度定义为 Sm=−Δf/Δm，其中 Δf 为共振频率偏移，Δm 为附加质量。对于均匀质量负载，多数声学器件的 Sm_uni≈f0/(2M) 已知；但实际生物或化学传感中，细菌、病毒、纳米颗粒等常以局部颗粒...
本研究利用十二烷基硫酸钠（SDS）包合β-环糊精（β-CD）体系（β-CD/SDS）在透射电镜（TEM）网格微腔中的4-氰基-4'-戊基联苯（5CB）/水界面检测胆固醇。β-CD作为主体分子包合SDS客体；当向TEM微腔注入浓度高于3 µM的胆固醇水溶液时，胆固醇与β-CD的结合强于SDS，使包合在β-CD空腔中的SDS被置换释放。...
巨细胞病毒（CMV）是发达国家新生儿精神残疾最常见的感染性病因，亟需建立基于便携设备的早期检测与高通量筛查方法。本文报道了一种基于高空间分辨率成像椭偏仪（BIE）的抗体分析方法，用于检测并鉴定血清中的CMV抗体。将CMV抗原CMV-3A固定于硅片表面，用于捕获血清中的CMV抗体；随后加入抗人免疫球蛋白G（anti-IgG）抗体，以确...
whispering gallery mode (WGM) 光学微谐振器生物传感器可在极低浓度下实现目标分析物的无标签检测，但在复杂环境中非特异性吸附会显著降低信噪比。本文提出一种通用策略，将聚乙二醇（PEG）抗污元件与识别元件共同引入 WGM 光学生物传感器表面，在降低非特异性吸附的同时保持高灵敏度。作者以生物素–亲和素识别体系为...
本文报道了一种用于乳酸检测的光学生物传感器。作者将乳酸氧化酶（LOx）与氧敏感磷光体钯苯卟啉（BMAP）共同包埋于可渗透水凝胶中，使传感器对乳酸产生发射寿命响应。通过改变单体比例，比较了纯聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)（pHEMA）以及 pHEMA 与聚丙烯酰胺（pAam）的两种共聚物（75:25 和 90:10）。扩散分析表明，水凝...
本文采用基于全矢量H场有限元方法，对用于检测DNA杂交的水平槽波导生物传感器结构进行优化设计。该传感器基于硅上绝缘体（SOI）平台，由上下两层多晶硅波导芯夹持低折射率槽区构成，光以准TM模在低折射率槽区集中传播。槽区内通过硅烷连接层固定单链DNA（ssDNA）探针，当互补ssDNA杂交形成双链DNA（dsDNA）时，传感层折射率由1...
本文报道了一种基于核磁共振（NMR）横向弛豫时间（T2）的顺磁纳米颗粒生物传感方法，用于灵敏、选择性地检测多巴胺。作者将乙二胺四乙酸（EDTA）功能化硅烷接枝到二氧化硅纳米颗粒表面，形成SiO2@TMS-EDTA，并在酸性条件下螯合Fe3+，得到SiO2@TMS-EDTA@Fe3+纳米颗粒。其中Fe3+既作为顺磁对比剂影响周围水质子...
本文报道了一种基于脂肪酶修饰的 pH 响应聚(N-异丙基丙烯酰胺)（pNIPAm）微凝胶的光学甘油三酯传感器件。作者首先合成了负载脂肪酶的响应微凝胶，随后将酶负载微凝胶夹在两层薄金（Au）层之间，制备成光学器件，并系统研究了该器件对模型甘油三酯油酸三甘油酯（triolein）的响应。结果表明，器件的光学响应随甘油三酯浓度变化而改变，...
本文提出并数值演示了一种低成本三模聚合物波导干涉生物传感器。该器件基于基模与二阶模之间的模态相互作用，利用两种模式的对称性差异，在零偏移耦合条件下仅激发基模和二阶模，而抑制一阶模。与双模波导干涉仪相比，二阶模具有更深的倏逝场穿透深度，因此与传感表面及生物层的相互作用更强，可获得更高灵敏度。器件采用 ma-P 1205 光刻胶通道波导...
薄膜体声波谐振器（FBAR）因灵敏度高、体积小而被评估用于生物传感器。本研究制备了一种基于剪切模FBAR器件的新型人免疫球蛋白E（IgE）生物传感器，采用c轴23°倾斜氮化铝（AlN）薄膜作为压电层。通过非轴射频磁控溅射沉积AlN薄膜，工艺参数为工作气压5 mTorr、衬底温度300°C、溅射功率250 W、非轴与轴距离50 mm。...
本文提出一种新型隧道磁阻（TMR）扫描显微镜，可定量成像微米尺度磁性元件的三维磁杂散场。系统采用 Anderson loop 测量电路进行阻抗匹配，能够检测低至 0.006%/Oe 的磁阻变化。通过三维光栅扫描固定式 TMR 传感器，对磁性条形码进行扫描，并显示传感器阻抗的实部、幅值和相位，从而表征复杂磁畴结构。该装置采用模块化设计...
金黄色葡萄球菌等葡萄球菌属中耐甲氧西林株的流行是医院、社区和动物中的重大健康问题，亟需快速、高灵敏且高特异性的无培养诊断方法。为此，作者将离子自组装多层膜（ISAM）通过交替浸入盐酸聚烯丙胺（PAH）和PCBS沉积在长周期光栅（LPG）光纤表面，使膜表面呈现末端羧基。随后将末端羧基与特异性识别耐甲氧西林葡萄球菌青霉素结合蛋白2a（P...
硅烯是一种六方褶皱二维硅同素异形体，具有作为多种新应用平台（包括生物传感）的潜力。本文采用密度泛函理论（DFT），并引入范德华（vdW）相互作用修正，研究单个 DNA 核苷碱基在硅烯表面的吸附行为。研究阐明了这一新型纳米-生物体系的稳定性、电子结构，以及碱基吸附对横向电子输运的显著影响；作者通过非平衡格林函数（NEGF）方法考察了不...
本文提出一种基于离子通道孔模块设计钙离子生物纳米传感器的策略。作者以绿藻病毒 PBCV-1 编码的小型钾通道 Kcv 作为稳定孔模块，将其与钙结合蛋白钙调蛋白（CaM）及 CaM 相互作用肽 M13 融合，构建嵌合通道。该传感器在非洲爪蟾卵母细胞中表达，利用两电极电压钳记录全细胞电流。当钙离子载体 ionomycin 升高胞内 Ca...