γ-氨基丁酸（GABA）是中枢神经系统重要抑制性神经递质，也是帕金森病、脑膜炎等神经系统疾病的重要生物标志物。为实现快速、宽范围、高灵敏检测，本研究首次开发了一种基于硅纳米线场效应晶体管（FET）的无标记免疫传感器用于检测GABA。通过电子束光刻在绝缘体上硅（SOI）衬底上制备锯齿形p型硅纳米线，并沉积铬/金源漏电极，利用半导体参数...
尽管纳米线场效应晶体管（NW-FET）生物传感器在基础应用中表现出极高效率，但大多数生理溶液的高离子强度会引起电荷屏蔽，使实时智能传感器设计受到严重限制，通常需先脱盐。本文报道一种新型纳米线生物传感器，可在不预处理生物样品的情况下，对细胞外小分子代谢物进行实时多路检测。该器件不同于直接结合分析物的纳米FET，而是通过感知结合在表面的...
对乙酰氨基酚（APAP）是常用退热镇痛药，过量使用可致肝衰竭，因此需要监测生理APAP水平以避免中毒。本文报道了一种基于硅纳米线（SiNWs）修饰玻璃碳电极（GCE）的高效、选择性电化学APAP传感器。作者通过循环伏安法（CV）和计时电流法（CA）在不同pH及APAP浓度下考察SiNW/GCE的电催化活性。在0.5–13 mmol ...
本文报道了一种用于直接基因组检测的创新无标记、无PCR硅纳米线（Si NWs）光学生物传感器。该传感器利用两条特异性探针在硅纳米线表面的协同杂交选择性捕获DNA，并以硅纳米线中量子限域载流子的光致发光（PL）猝灭作为检测机制。作者以乙型肝炎病毒（HBV）完整基因组为模型靶标，在缓冲液中检测合成HBV基因组的检出限为2 copies/...
硅纳米线（SiNW）因二维限域效应具有优异的光学、磁学和电子特性，其场效应已被用于发展高灵敏度生物传感方法。本文系统综述了与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容的 SiNW 场效应晶体管（FET）生物传感器从设计、微纳制造、封装、功能化到读出的关键技术，并讨论其商业化路径。文章比较了自上而下制备 SiNW 的垂直与水平工艺，包括...
本文提出基于硅纳米线（SiNW）的阻抗生物传感器（SiNW-ECIS），用于实时监测正常细胞与癌细胞在不同 pH 微环境中的行为，以辅助识别侵袭性癌细胞。酸性微环境是肿瘤侵袭和局部转移的重要特征；在酸中毒条件下，侵袭性癌细胞可通过激活自噬抑制凋亡并维持增殖。作者将 MCF10A、MCF7 和 MDA-MB468 三种乳腺细胞接种于 ...
神经元膜两侧 K+ 浓度梯度决定静息电位与兴奋性。神经传递过程中，K+ 经通道外流会降低胞内 K+ 并升高胞外 K+，但其变化幅度尚不明确。本研究构建了修饰 K+ 特异性 DNA 适配体的多并联硅纳米线场效应晶体管（aptamer/SiNW-FET），用于实时检测培养皮层神经元的 K+ 外流。该传感器对 K+ 的结合常数为 (2.1...
本文首次将具有忆阻特性的纳米线用于药物生物传感器，提出一种超灵敏、高特异且可再生的无标记药物监测方法。作者以悬空硅纳米线（Si-NW）为忆阻换能器，通过氧等离子体活化和3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTES）硅烷化修饰表面，共价固定3'氨基修饰的替诺福韦适配体（TFV-aptamer）。当抗HIV药物替诺福韦（Tenofovi...
本文提出一种基于纳米线的亲和型生物传感器设计策略，用于在生物样品中传感并测量生物标志物浓度。与常规生物传感器相比，此类传感器在检出限、响应时间、成本和尺寸方面表现出更优性能，但影响器件性能的参数较多，必须加以确定。为求解该设计问题，作者发展了一个基于随机输运方程的综合模型，使传感行为的优化成为可能。该模型面向纳米线场效应生物传感器，...
我们利用具有肖特基接触（Si-Ti）的硅纳米线场效应晶体管（NW FETs），实现了人血清中前列腺特异性抗原（PSA）的无标记实时检测。NW FETs采用SOI材料，通过高分辨电子束光刻、薄膜真空沉积和反应离子刻蚀工艺制备，避免了掺杂和热退火等复杂步骤，显著简化了晶体管制造。研究建立了将抗体半片段共价固定于经含巯基3-缩水甘油丙基三...
半导体纳米线因高比表面积和可调电子输运特性，成为直接电学检测生物分子的有前景构建块。本文以具有忆阻器电响应的两终端肖特基势垒硅纳米线阵列为平台，通过生物功能化将其转化为用于无标记生物检测的忆阻器生物传感器。研究以抗游离前列腺特异性抗原（PSA）抗体为模型识别元件，比较三种表面固定策略：直接被动吸附、生物素–链霉亲和素亲和连接，以及使...
为实现真实无标记生物检测应用，本文采用纳米压印光刻、各向异性湿法刻蚀和光刻相结合的高通量自上而下纳米制造工艺，制备了具有高度一致传感特性的纳米离子敏感场效应晶体管（nanoISFET）阵列。新设计的阵列芯片包含32根高长径比硅纳米线（SiNW），平行排列为8个单元组，并连接至高掺杂Π形公共源和独立漏接触。精心设计的接触线使各通道馈线...
硅纳米线（SiNW）生物传感器作为一种灵敏、无标记、电学检测工具，在过去几十年中已被广泛研究。通过精细制备并调控其化学构型、形貌和排列方式，单独使用或与其他材料复合，可获得具有特定且高效电子与催化性能的纳米材料，在生物科学和可再生能源领域具有应用价值。本综述系统介绍了SiNW的多种合成方法，包括自上而下与自下而上策略，如气-液-固法...
本文报道了全球首个基于忆阻效应与 DNA 适配体的电化学生物传感器，旨在为癌症诊断提供一种全新方法。研究采用亲和识别策略，利用 DNA 适配体检测前列腺特异性抗原（PSA）。功能化于忆阻硅纳米线表面的适配体使器件呈现滞回特性，从而实现无标记、超灵敏的生物检测。作者以 PSA 作为前列腺癌标志物模型靶标，证明该传感器可将 PSA 检出...
电化学方法因灵敏、特异、低成本而在生物传感中发挥重要作用。纳米材料工程化界面可提升无标记生物传感器的灵敏面积与响应信号。本文采用低压化学气相沉积（LPCVD）气液固（VLS）法生长硅纳米线（SiNW）阵列电极，并集成工作、对电极和参比电极，用于电化学诊断乳腺癌细胞存在及其对药物的响应。以甲苯达唑（Mebendazole, MBZ）作...
本文报道了一种高度无序的金包覆硅纳米线（Au/SiNWs）阵列，将其作为表面增强拉曼散射（SERS）探针并结合电化学检测用于生物传感。硅纳米线长数微米，通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在普通显微镜载玻片上生长，并蒸发覆盖 150 nm 金膜。作者利用生物素–亲和素相互作用研究该复合结构的 SERS 生物传感性能：拉曼信号可...
本文采用自上而下纳米制造方法，从绝缘体上硅（SOI）晶圆制备硅纳米线，流程包括直写电子束光刻（EBL）、电感耦合等离子体反应离子刻蚀（ICP-RIE）和热氧化/缓冲氧化物刻蚀尺寸缩减。作者重点分析了 EBL 曝光剂量、光刻胶厚度及尺寸缩减工艺对纳米线形貌的关键影响。最终获得宽 20 nm、高 30 nm、呈三角形且长度约 400 μ...
心血管疾病（CVDs）的早期准确诊断对防止患者不可逆损伤甚至死亡至关重要，因此发展用于检测和定量心脏生物标志物的生物传感器具有重要意义。电化学生物传感器具有快速、低成本、便携和易操作等优势，而纳米技术可显著提高其灵敏度。本综述系统总结了纳米纤维材料在电化学生物传感器中用于超灵敏检测心脏生物标志物的研究进展，并提出了按纳米纤维电导率和...
本研究报道了一种基于硅纳米线场效应晶体管（Si-NW FET）的高灵敏、无标记心肌肌钙蛋白 I（cTnI）生物传感器，用于急性心肌梗死诊断。器件采用蜂窝状硅纳米线（HCNW）作为传感通道，以提高电学性能并增大传感面积。所制备器件呈 n 型行为，具有约 10^6 的 ON-OFF 电流比、90 mV/dec 的亚阈值摆幅和低于 10^...
微小RNA（miRNA）在多种疾病诊断和预后中具有重要价值。硅纳米线（SiNW）生物传感器因高灵敏度和快速响应而适用于分子检测。本研究开发了一种多晶硅纳米线场效应晶体管（poly-SiNW FET）器件，用于无标记、无扩增地特异性超灵敏检测 miRNA。该器件采用自上而下互补金属氧化物半导体（CMOS）晶圆工艺制备。单链 DNA（s...