食品中不安全水平微生物的存在日益成为经济与公共卫生问题，亟需沿食品链从生产到消费进行快速检测。传统微生物计数准确且成本低，可判断存在与活力，但耗时长、采样具破坏性，并需专业人员及生物安全设施。PCR等分子技术显著提升了分析能力，缩短了检测时间，提供定量数据与菌株特异性，部分方法还可区分细胞活力。新兴纳米传感器/生物传感器领域已展示多...
生物传感器是合成生物学中调控基因表达的重要工具。配体响应型转录因子可将胞内代谢物浓度与基因表达偶联，用于动态调控和高通量代谢物生产株筛选。本研究建立酿酒酵母WAR1转录调控因子与PDR12启动子构成的有机酸生物传感器，用于检测莽草酸途径产生的对羟基苯甲酸（PHBA），并以绿色荧光蛋白（GFP）表达作为输出。通过将WAR1转录调控因子...
生物偶联金表面是生物传感应用的重要平台。本文以抗人免疫球蛋白 G（anti-IgG）和抗人免疫球蛋白 M（anti-IgM）抗体通过自组装单分子层（SAM）固定于金电极为模型体系，研究其用于后续免疫分析开发的可行性。采用 X 射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、专用薄膜晶体管（TFT）平台和电化学表面等离子共振（EC-...
微小RNA（miRNA）是内源性非编码RNA，通过结合靶mRNA导致转录降解或翻译抑制，在多种疾病中表达谱改变，可作为生物标志物。本文报道一种表面等离子共振（SPR）生物传感器，采用一次性注塑传感器芯片/微流控混合体，并结合横向成像光学系统，对三个一维点阵进行平行分析，用于检测miRNA-93。为提高灵敏度，作者采用两种放大策略：加...
碳纳米结构具有独特的物理、化学和电学性质，因而受到科学家广泛关注，并已成功应用于传感、生物医学及生物学相关研究。本综述选择性分析了碳纳米结构生物应用领域的最新进展，重点详细评述碳纳米材料在生物传感和生物医学中的应用。文章首先讨论碳纳米结构的特殊结构、优异电子性质和电子传输特性；随后重点介绍碳材料在电化学中的进展，包括电化学传感、生物...
电纺是一种制备高比表面积、可工程化纳米纤维结构与材料的简单有效策略。将纳米颗粒、石墨烯量子点(GQDs)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯等纳米尺度构建块(NBBs)引入电纺纤维，已成为生物传感领域的重要研究方向。然而，NBBs在纳米纤维中的分散行为、纤维比表面积有限以及待测生物分子固定位点不足，仍制约器件性能与应用。本综述系统总结了用...
先进生物医学诊断技术在改善社会健康与福祉方面发挥重要作用。许多优秀技术已形成芯片实验室范式，但大多需要额外仪器进行接口与读出，因而常限于实验室，不适合现场或更广泛临床使用；其他技术需要光栅耦合器或光纤耦合器等光耦合元件，使封装复杂化。本文介绍一种基于啁啾导模共振光栅的新型生物传感器。啁啾光栅将传感功能与读出功能相结合，通过把光谱信息...
本文开发了一种基于聚多巴胺（PDA）表面的石英晶体微天平（QCM）生物传感器，用于实时分析蛋白质-蛋白质相互作用的结合动力学。传感器制备过程简单：将金传感器芯片浸入pH 8.5的多巴胺水溶液中，多巴胺自聚合并在芯片表面自发沉积形成PDA薄膜；随后将蛋白孵育于PDA表面，通过Michael加成和/或Schiff碱反应将其共价固定。研究...
本文报道了在透明、生物相容聚合物上开发微加工与组装工艺，用于图案化电极并培养电活性细胞，面向体外细胞基生物传感器应用。此类传感器通常采用硅或玻璃晶圆及传统微电子工艺制造，成本较高，且难以赋予器件透明性、生物相容性等必要生物学特性，以测量产电细胞电活动及其他生物功能。作者开发并优化了多种方法，结合传统微加工与非传统方法（如印刷电路板P...
近年来碳纳米材料快速发展，碳纳米管（CNTs）和石墨烯因独特电学、光学、力学与高比表面积特性，被广泛用于新型生物传感器开发。作者认为，将 CNTs 和石墨烯用作传感器组件可提升传感器的可靠性、准确性和响应速度，并可根据目标分子类型设计不同传感策略。本文综述了基于 CNTs 和石墨烯的电化学生物传感器、场效应晶体管（FET）生物传感器...
过去十年，作者发展了基于AlGaAs/GaAs结构、对表面电位变化高度敏感的分子控制半导体电阻器（MOCSER），并用于气相和溶液分子传感。本工作将其发展为电子生物传感器，将HeLa细胞直接培养在器件导电通道上，实现细胞代谢活性的实时、无标记监测。GaAs具有高电子迁移率且可通过外延生长调控，但易氧化且砷残留有毒；作者采用聚合物化3...
所有细胞均释放多种纳米级细胞外囊泡（EVs），包括外泌体，其组成反映亲代细胞状态。癌症病理过程通过关键蛋白、脂质、代谢物和 microRNA 的 EV 转运被显著介导。近期蛋白质组学证据表明，肿瘤相关外泌体在特定膜蛋白表达上存在差异，使其成为诊断或治疗靶标；但目前尚无法在复杂生物流体中按组织来源或疾病状态区分循环 EVs。本文展示肽...
本文报道了一种用于无标记检测胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的新型有机场效应晶体管（OFET）生物传感器。该研究首次采用扩展溶液门结构，将传感区域与有机半导体分离，且无需参比电极。将不同分子量的聚乙二醇（PEG）掺入生物受体层，以延长 Debye 屏蔽长度；由于高分子量 PEG 能更有效地降低介电常数，漏极电流变化显著增大。研究还考察了...
癌胚抗原（CEA，又称CEACAM5）参与肿瘤侵袭与转移中的黏附过程，是辅助诊断肿瘤复发和转移的常用肿瘤标志物。针对CEA的抗体已用于肿瘤切除后的检测与诊断。来自单峰驼和羊驼的抗CEA单域抗体（sdAb）对肿瘤细胞具有高特异性，但将其偶联到传感器表面时未设计定向固定，导致活性与检测限存在提升空间。本研究在CEA sdAb的C端引入两...
本综述旨在总结基于贵金属纳米粒子（MNP）的生物传感器研究进展，并按换能方式概述MNP在不同类型生物传感器中的原理与主要功能。重要生物识别元件包括酶、抗体、适配体、DNA序列和全细胞；主要读出方式包括电化学（安培法和伏安法）、光学（表面等离子共振、比色、化学发光、光电化学等）和压电。贵金属纳米粒子因比表面积大、有利于生物识别元件和受...
为使生物传感平台具备临床即时检测价值，检测灵敏度、重现性以及在人血清背景中可靠监测分析物的能力至关重要。本文采用纳米压印光刻（NIL）低成本制备了最大约1.5 mm×1.5 mm的传感区域，传感面由高保真纳米孔阵列构成，单孔面积约140 nm²。NIL的高重复性使12片独立制备芯片可采用“一芯片一测量”策略，片间差异极小。这些纳米压...
绿色屋顶具有减少径流、缓解热岛效应、改善空气质量等生态效益，但在半干旱气候中，灌溉用水是其维护的主要限制因素。采用景天属等耐旱植物可降低旱季需水量，但在半干旱环境中仍需高达60 L m−2 d−1。连续监测基质/土壤含水量有助于实现关键水资源的高效利用。在此背景下，植物微生物燃料电池（PMFC）作为一种更可持续的替代方案，可用于监测...
热射病可能在炎热环境中运动时对人员造成严重损害。为预防这一危险情况，作者设计了一种具有早期预警能力的可穿戴热射病检测设备（WHDD）。该设备首先采用多种物理/生理传感器，包括皮肤电反应（GSR）、心率和体温传感器，采集运动者的医学/生理数据；同时利用环境温湿度信息评估外部热风险。在此基础上，作者设计了基于模糊理论的风险评估功能模块，...
本文报道了一种基于弯曲板波（FPW）的高灵敏微系统，用于人尿液中四氢大麻酚（THC）的快速检测。首先，将圆形叉指换能器（IDT）与圆形硅沟槽反射光栅结构（RGS）集成，以降低器件插入损耗；所得 FPW 器件插入损耗为 −38.758 dB，中心频率为 25.06 MHz。随后，利用微机电系统（MEMS）和半胱胺-戊二醛自组装单分子层...
使用纳米材料模拟蛋白酶功能是一个有趣想法。许多纳米材料尺寸与酶相似并具有催化活性。过去十年，由于无机纳米颗粒合成与表征进展，纳米酶研究激增。许多典型酶促反应，如模拟氧化酶、过氧化物酶、漆酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，已由简单金属氧化物和金属纳米颗粒实现。此外，将小分子无机催化剂负载到纳米颗粒中可创造另一类纳米酶。纳米酶在生物传感器...