为抑制抗生素滥用，亟需开发快速、低成本的抗生素敏感性测试（AST）技术。本研究开发了一种基于法布里-珀罗干涉解调的新型微悬臂梁纳米机械生物传感器用于 AST。为构建该传感器，将微悬臂梁与单模光纤集成，形成法布里-珀罗干涉仪（FPI）。细菌附着于悬臂梁后，通过监测干涉光谱中谐振波长变化，检测细菌运动引起的悬臂梁波动。将该方法应用于大肠...
机械力在细胞迁移、分化和组织形态发生中起关键作用，但在活体系统中以高空间分辨率、低扰动方式直接测量应变仍具挑战。本文制备、校准并测试了一种基于纤连蛋白（fibronectin, FN）的纳米机械生物传感器（nanomechanical biosensor, NMBS），可贴附于细胞和组织表面，测量从亚细胞到组织尺度应变的大小、方向和...
基质金属蛋白酶（MMP）是癌症诊断的关键标志物和治疗靶点，其通过切割肽链降解细胞外基质（ECM），是肿瘤进展的必要步骤；其中MMP2已被认为是肺癌的重要生物标志物。然而，在单个血滴中定量MMP分泌水平并关联癌症发展状态仍具挑战。本文报道了一种基于纳米机械悬臂梁的生物传感器，用于肺癌患者血滴中MMP2的纳米尺度诊断。传感器表面修饰模拟...
本研究探索双壁碳纳米管（DWCNT）作为检测病毒和细菌等生物对象的传感器件。所研究生物对象包括含氨基端残基的丙氨酸、含游离残基的脱氧腺苷、冠状病毒科（Coronaviridae）和鸡形放线杆菌（Bartonella bacilliformis）。文中建立了由频率偏移识别生物对象质量的表达式，并计算了传感器在接触上述生物对象时的灵敏度...
本研究采用基于连续介质建模的有限元仿真方法，评估单壁氮化硼纳米管（SWBNNT）作为生物传感器用于多种细菌和病毒质量检测的可行性。研究将不同种类的细菌或病毒置于悬臂梁构型SWBNNT的自由端，将其视为附加质量，分析吸附后系统共振频率的变化。作者基于Euler-Bernoulli梁理论建立解析模型，并考虑有效壁厚，对SWBNNT进行连...
微纳加工技术的进步使人们能够制备尺寸不断缩小的机械换能器，用于检测生物分子相互作用和基础生物过程中产生的力、运动、力学性质和质量变化，因此基于纳米机械系统的生物传感器在过去十年受到广泛关注。本综述系统阐述了当生物吸附或相互作用发生在悬空机械结构表面时发生的力学现象，并引导读者理解生物分子吸附后发生变化的参数：质量、表面应力、有效杨氏...
血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）是内皮细胞上调控生理与病理血管生成的关键受体，也是癌症等血管生成依赖性疾病的治疗靶点。本研究利用专用纳米机械生物传感器，考察了经典配体VEGF-A和非经典配体gremlin与固定化VEGFR2胞外域（sVEGFR2）表面识别过程中的纳米机械现象。结果表明，两种配体与sVEGFR2的结合亲和力相近...
新型生物传感器需要在低浓度下检测生物分子，以支持早期疾病诊断。纳米机械生物传感器在医学诊断中前景广阔，但低浓度检测要求谐振器具有足够大的分子结合表面积。本文报道了一种基于光子晶体纳米线阵列的低浓度机械生物传感器。该器件在 Si/SiO2 双层薄膜上制备有序垂直硅纳米线阵列，形成高表面积/体积比（10^8 m^-1）和先进质量-面积分...
本文报道了一种基于液体中浸没式共振微悬臂梁的纳米机械生物传感器，用于原位监测组织蛋白酶B（Cathepsin B, CTSB）对四肽GFLG（Gly-Phe-Lys-Gly）的水解。传感器表面经氨基化修饰后，通过EDC/NHS化学偶联固定聚乙二醇化GFLG（PEG-GFLG）肽链。当CTSB在酸性磷酸盐缓冲液中催化切割GFLG时，部...
基于微悬臂梁的生物传感器是一种无标记纳米机械传感技术，可将生物分子相互作用转化为悬臂梁的纳米级弯曲，从而直接、高灵敏地检测生物识别事件。利用标准硅微加工技术可低成本、可批量地制备机械性能可控的微悬臂梁，使其在基因组、蛋白质组、环境、食品和临床分析等领域快速发展。本章报道了一种高灵敏硅微悬臂梁传感器的专门设计与制备工艺，并展示其在环境...