硫化氢（H2S）是参与多种生理与病理过程的重要气体信使，其代谢异常与高血压、睡眠呼吸暂停、急性胰腺炎及多种癌症相关。本文报道了一种用于时间门控发光检测H2S的镧系生物探针LP2-Cu(II)-Ln(III)（Ln=Tb或Eu）的设计、合成与应用。该探针为异双核金属配合物，由DO3A螯合的Tb(III)或Eu(III)、天线色团cs1...
金纳米结构因具有可调的物理与光学性质，在生物医学领域具有广阔应用前景。通过改变尺寸和形貌，金纳米颗粒可用于光热治疗、生物传感以及体内X射线/CT成像等。许多生物大分子能够作为还原剂和稳定剂，将金离子化学还原为零价金属纳米颗粒，并赋予其长期稳定性。本综述系统总结了藻酸盐、琼脂糖、淀粉、角叉菜胶、纤维素、几丁质、壳聚糖、胶原、环糊精、硫...
当前，纳米医学推动了新型治疗与诊断工具的发展，包括以生物传感器形式实现生物分子传感、癌症化疗以及药物或基因递送。金纳米颗粒（GNPs）因粒径小、生物相容性好，成为生物应用的理想候选材料。同时，凭借独特的生物学与化学性质，GNPs 可模拟超氧化物歧化酶（SOD）、酯酶等多种酶的功能。近十年来，生物材料与生物工程技术快速发展，在组织再生...
生物传感在生物医学研究、临床诊断、环境监测和分析检测中应用广泛。三族氮化物（III–nitride）纳米材料因具有宽禁带、高化学/热稳定性、良好生物相容性、可调电学/光学/压电性质以及高载流子迁移率等特性，已成为新型生物传感换能材料。本文系统综述了 III–氮化物纳米材料用于生物传感的研究进展：首先介绍 GaN、AlN、InN 及其...
自20世纪90年代中期首次报道以来，纳米电极集合与阵列（NEE 和 NEA）凭借其显著改善的信噪比、增强的传质能力和极端微型化潜力，已成为重要的先进电化学分析工具。2000年以后，这些特性被用于开发电化学生物传感器：在 NEE/NEA 表面固定生物识别层，并利用其特殊形貌和复合结构最大化识别与换能性能。本文对该领域进行更新综述，分为...
寡核苷酸生物传感系统在遗传学和生物医学中的应用日益增多。寡核苷酸生物传感器是指以DNA、RNA或天然核酸的合成类似物作为捕获分析物的探针。本章综述DNA、RNA（尤其是microRNA）等核酸的类型、功能及其在生物传感中的应用，并介绍DNA/RNA适配体作为生物受体识别蛋白质、小分子、细菌甚至细胞等广泛靶标的能力。文章还强调，肽核酸...
智能材料可响应环境刺激并改变物理化学性质。将适配体等分子识别探针引入聚合物，可获得兼具聚合物功能与靶标响应能力的生物响应材料。适配体为单链寡核苷酸，具有特异性、亲和力、稳定性及易合成标记等优点，其带负电骨架便于通过静电作用整合到聚电解质材料中。本文简要综述了已报道的基于适配体–聚电解质材料的生物传感与递送平台，并详细描述了含小分子适...
本文综述了基于电催化双金属纳米粒子（NPs）的电化学生物传感方法。双金属纳米粒子可通过几何与电子协同效应改善生物传感器的灵敏度和选择性。文章首先介绍生物传感领域及其在社会中的应用，随后讨论电化学方法的基本原理与常见问题，并结合生物传感器三代发展说明电催化剂的作用。随后按目标分析物分组，详细评述前人使用双金属结构的工作，涵盖过氧化氢、...
随着金属、聚合物和碳基生物相容纳米材料越来越多地用于生物传感，各种纳米结构被引入场效应晶体管（FET）器件以提高检测效率与灵敏度。这类纳米材料基方法有利于生物分子集成，可构建超灵敏、低成本且稳健的 FET 生物传感器，并在受限栅极微区中特异性结合目标物。本文综述了不同纳米材料嵌入 FET 生物传感器的近期进展，评估其在高灵敏度、高选...
本研究考察羟基自由基（OH）与热退火对非晶 InGaZnO4（aIGZO）薄膜表面 DNA 固定的调控作用。采用 X 射线光电子能谱（XPS）和荧光测量分别表征表面 OH 覆盖状态与 DNA 固定情况。系统考察表明，与 DNA 固定水平相关的表面 OH 覆盖度与局部表面电势有关。此外，aIGZO 表面 OH 亲和性对热退火敏感；高温...
逻辑门是将一组输入转换为可预测单一输出的器件。核酸的杂交特性、结构和功能可用于构建基于DNA的逻辑门，这些器件是分子计算和生物传感的重要模块。理想的逻辑门系统应能提供多种逻辑运算，并可多拷贝集成到更复杂结构中。本文报道成功构建一种小型DNA逻辑门复合体，其荧光输出对应AND、NAND、OR、NOR、XOR和XNOR六种布尔逻辑门。该...
药物治疗效果不仅取决于药物本身性质，还取决于其向靶受体有效递送。本文综述原子力显微镜（AFM）在监测药物与纳米颗粒递送中的生物传感应用。生理条件下的 AFM 成像可在近生理环境中实时观察药物暴露引起的细胞形貌、膜结构和细胞表面变化，无需真空、染色或标记，并可结合荧光显微镜进行活细胞研究。将常规 AFM 探针升级为分子生物传感器后，可...
本文是一篇教程综述，系统介绍金属、半导体、聚合物和碳基纳米材料在生物传感、生物分析、生物成像、药物递送和治疗应用中所需的表面化学修饰与生物偶联反应。制备得到的纳米材料常需配体交换、化学修饰和生物偶联，以调控其理化、毒理和药理学性质，并在表面引入氨基、羧基、巯基、叠氮等反应性基团，从而偶联对比剂、抗体、肽、配体、药物和基因，构建多功能...
轴对称光学微腔因具有 10^6–10^9 的超高品质因子，已成为生物传感的重要平台。近期研究表明，微腔生物传感器可通过相位腔环下光谱（PS-CRDS）以品质因子变化追踪生物检测事件。为实现最大灵敏度，必须针对特定传感应用优化微腔参数。本文提出一种改进的有限元模型，用于快速、准确地计算轴对称谐振器的品质因子，并确定其隧穿距离。该模型在...
生物细胞膜含有多种1–100 nm的离子通道和跨膜孔，对细胞功能至关重要。1976年，Neher和Sakmann利用膜片钳技术证明单个通道可被电学探测。自20世纪90年代以来，该工作启发了蛋白纳米孔或固态纳米孔作为廉价、超快传感器用于检测DNA、RNA和蛋白质等生物分子，尤其聚焦DNA测序。固态纳米孔的优势在于孔径可按被测物定制，并...
本报告综述了面向生物传感与纳米医学的等离激元金纳米结构（p-AuNSs）及超材料的工程化进展。作者指出，金纳米结构可通过局域表面等离激元共振（LSPR）在纳米尺度操控光场，产生强散射、吸收、近场增强和光热效应，从而用于生物标记、传感、成像、药物/基因递送和光热治疗。报告首先概述 p-AuNSs 的光学性质，包括粒径、形状、组分、颗粒...
局域表面等离子体共振（LSPR）在生物传感、生物成像和纳米光子学中具有重要应用。与表面等离子体极化激元（SPP）不同，现有 LSPR 生物传感研究主要局限于消光光谱探测，因而限制了其在生物传感和生物成像中的性能。本文揭示，LSPR 的光学相位在共振处会发生比消光光谱更尖锐的变化，从而允许通过相位探测获得超高灵敏度。研究发现，在相同金...
量子点（QDs）具有可调谐的发光性质，正在超越传统标记技术，在生物成像和生物传感中具有重要潜力。生物传感器开发的关键障碍之一是靶向特异性。本文报道了一种简便方法，用于制备靶向细胞膜的量子点，以实现细胞表面蛋白酶生物传感。该方法通过部分配体交换生成水溶性量子点，其表面可具有不同覆盖度的脂质官能团；量子点疏水性可由每个量子点所连脂质的摩...
噬菌体是细菌病毒，经过长期进化可高度特异性地识别、感染并在特定宿主菌内复制。基于噬菌体宿主范围，可设计以噬菌体-宿主识别为基础的诊断方法。数十年来，噬菌体分型通过噬菌体裂解特定菌种、菌株或血清型形成噬菌斑来鉴定细菌病原菌。随着对噬菌体-宿主动力学理解加深，以及几乎每种临床、食源或水源病原菌都存在相应噬菌体的认识，研究者发展出多种快速...
本文表明，长程表面等离子体（LRSP）可在一种物理不对称薄膜结构中支持：低折射率介质位于金属薄板上方，金属薄板由高折射率介质膜支撑并悬置于空气之上，构成悬空波导。为便于设计，作者在一维模型中推导解析公式，得到超越方程，通过约束金属薄板与介质膜厚度，使 LRSP 在金属薄板内的横向场保持对称。该公式结果与由水-金-二氧化硅-空气构成的...