本研究旨在开发一种基于单壁碳纳米管（SWCNTs）的快速纳米生物传感器，并将其应用于商业加工食品中花生主要过敏原Ara h1的检测。传感器以金微电极为基底，将SWCNTs桥接于电极间隙，利用1-吡啶丁酸琥珀酰亚胺酯（1-PBASE）作为连接子，通过疏水吸附和共价结合将抗Ara h1多克隆抗体（pAb）固定于SWCNT表面。检测时，A...
本文设计了一种用于蛋白质计算机模拟检测的新型纳米生物传感器，以亮氨酸/钯负载(5,5)单壁碳纳米管矩阵为传感平台。采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)水平分析所提纳米生物传感器的几何与电子结构，并用Tomasi极化连续介质模型研究溶剂效应。通过分子内原子理论计算键临界点电子密度及其拉普拉斯量，结合自然键轨道分析深入阐明相互作...
快速检测和鉴定致病微生物是减少传染病传播、指导临床治疗策略的基础。这一需求推动了利用先进纳米材料和纳米技术的增强型生物传感器的发展，使其成为下一代诊断工具。本文首先介绍纳米尺度生物识别元件，包括核酸、抗体及其合成类似物（分子印迹聚合物）。随后讨论多种纳米技术在生物传感器信号换能中的应用，以及导致其在生物传感器系统中性能提升的固有纳米...
在众多人类健康问题中，传染病与代谢性疾病长期构成重大挑战，其临床治疗与管理高度依赖及时准确的诊断。传统诊断方法虽然强效，但常存在流程耗时、样本用量大等局限。生物传感器作为新兴检测技术，可为传统诊断提供互补手段，并展现出替代性诊断装置的巨大潜力。本文综述了多种生物传感器的基本类型与工作原理，并结合最新实例加以说明；重点比较了不同传感机...
帕金森病（PD）是一种危险的神经退行性疾病，其早期检测对治疗或阻止疾病进展具有重要意义。本研究开发了一种基于循环生物标志物miR-195定量检测的电化学纳米生物传感器，用于PD早期诊断。以丝网印刷碳电极（SPCE）为基底，用剥离氧化石墨烯（EGO）和金纳米线（GNWs）修饰电极表面；设计单链硫醇化DNA探针与目标miR-195特异性...
纳米生物技术已在癌症、糖尿病等健康领域发挥重要作用，但尚未被充分用于粮食安全与环境保护。气候变化和人口增长使水资源短缺成为全球性新兴问题，现有水资源管理方法效率不足且不可持续。本文以有害藻华（HABs）为切入点，展望纳米生物技术如何帮助理解微生物与环境之间的相互作用，并发展对藻毒素/污染物具有更高灵敏度的检测方法。文章首先介绍基于水...
病毒是威胁人类安全的重要病原体，可引起流感、艾滋病、严重急性呼吸综合征、埃博拉等严重疾病。由于现有检测工具不足，病毒病高发，因此迫切需要快速、选择性和准确的病毒鉴定方法。虽然已有多种生物传感器用于病原病毒检测并部分商业化，但仍面临灵敏度、选择性、成本和实时性等挑战。纳米技术可克服这些限制，实现对分子靶标的实时直接检测。本文综述了基于...
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...
氧化锌（ZnO）是具有固有光学性质的半导体金属氧化物纳米颗粒。在多种 ZnO 纳米结构中，纳米花具有更大比表面积。利用该特性，本研究开发了一种无试剂生物传感器，用于检测 β-淀粉样蛋白，后者是阿尔茨海默病、克雅病、胰岛素依赖型 2 型糖尿病等神经退行性疾病的标志物。针对硫黄素 T（ThT）与溶液中模型胰岛素淀粉样蛋白 β-折叠结合时...
近年来，导电聚合物（CP）纳米材料因具有优于传统金属材料的化学与物理性质，被广泛应用于能源、环境和生物医学领域。基于 CP 纳米材料的纳米生物传感器在目标分子检测中表现出优异性能，其性能受尺寸、形貌、导电性和表面结构等影响。本综述概述了制备新型 CP 纳米材料的常用技术及其生物传感器应用，包括适配体传感器、场效应晶体管（FET）生物...
在组织工程与再生医学中，监测干细胞分化状态对验证疗效和优化治疗流程至关重要。传统细胞染色和分选方法费时费力，且可能损伤细胞，因此发展可在原位非侵入性监测干细胞分化状态的方法具有重要意义。纳米技术已被用于开发高灵敏度生物传感器，以非侵入方式监测干细胞的神经分化。本文综述了用于监测干细胞神经分化的非侵入性纳米生物传感器系统的进展，重点介...
柑橘tristeza病毒（CTV）在田间样品中常呈低滴度或分布不均，导致常规检测方法难以有效检出。为此，本研究将镉碲量子点（CdTe QDs）与抗CTV外壳蛋白（CP）特异性抗体偶联，并将CP固定于金纳米粒子（AuNPs）表面，构建一种基于荧光共振能量转移（FRET）的纳米生物传感器用于CTV检测。在该体系中，QDs作为荧光供体，A...
电化学技术有望用于开发低成本、小型化、易使用且便携的生物传感器，尤其适用于医学诊断和环境监测。本章概述电化学生物传感器的基本原理，重点介绍安培型传感器在葡萄糖检测中的核心地位；由于糖尿病患者需多次监测血糖，葡萄糖生物传感器约占生物传感器市场的70%。文中以葡萄糖传感器为例，说明第一代传感器通过监测氧气消耗或过氧化氢生成进行测定，第二...
生物传感器在医学诊断中的巨大潜力推动了传感技术与新工具的持续发展。其受欢迎的基础在于操作简便、灵敏度高、可多路分析，并能将多种功能集成于同一芯片。然而，要在保持简便与低成本的同时满足性能与产量要求，仍面临重大挑战。最终目标是在全球偏远地区，尤其是发展中国家，提供即时检测（point-of-care testing）服务。这要求生物传...
本文报道了一种用于单细胞分析的纳米级场效应晶体管（FET）生物传感器。该传感器在 spear 形双碳纳米电极尖端制备，双碳纳米电极由双管石英纳米移液管内碳沉积形成，两个可独立寻址的碳电极分别作为漏极和源极。通过电沉积聚吡咯（PPy）在电极尖端形成约 200 nm 的半导体/导电聚合物通道，构成纳米 FET。PPy 通道对 pH 变化...
本文开发了一种磁性可刷新受体平台（MRP）结构，可集成到多种纳米生物传感器结构中，构建可重复使用的纳米生物传感器芯片。该结构能够方便地从传感器表面去除已使用的受体分子，并使传感器用于重复传感操作。基于该结构，作者演示了可重复免疫荧光生物传感器。由于该方法可将受体分子置于非常靠近纳米生物传感器表面的位置，因此可用于构建要求受体分子位于...
自1990年Larry Gold和Andrew Ellington分别发现适配体及指数富集系统进化（SELEX）方法以来，已超过二十年。基于适配体的多种优势，其已成为治疗与生物分析领域中抗体的有力竞争者。尤其由于适配体作为核酸的固有性质、靶标诱导的构象变化，以及氧化石墨烯（GO）基免固定化筛选方法甚至可用于双适配体，适配体生物传感器...
环境污染是全球关注的问题，对人类健康和社会经济发展产生不利影响。环境污染物，尤其是细菌、病毒和寄生虫等病原及其毒素以及化学物质，构成严重公共卫生隐患。纳米颗粒基生物传感器被认为是快速、特异、高灵敏检测目标分析物（生物性和非生物性污染物）的潜在工具。特别是，传统水传播病原检测方法存在若干局限：环境样品中目标浓度低，并受多种酶抑制剂干扰...
纳米生物传感器可将光学、声学和电学传感器微型化至生物分子尺度，从而逼近单分子检测并发展可探测分子构象的新传感模式。此类传感器通常基于表面且无标记，利用物理现象的固有优势，在不引入标记扰动的情况下获得高灵敏度。设计表面型无标记生物传感器需优化三项标准：目标生物分子必须高亲和、高选择性地结合到敏感区；生物分子必须从体相溶液高效输运到传感...
本文以社论形式展望碳纳米管（CNT）纳米生物传感器在普遍实时生物筛查系统中的潜力。传统生物传感器通常由靶标、传感基质和换能器组成，但存在标记步骤耗时、器件缩小后信号下降以及难以重复使用等限制。CNT 具有半导体性质，可在两电极间形成电学通道；在通道表面修饰受体后，靶标分子结合会改变受体-靶标复合物的电荷状态，进而改变 CNT 周围电...