酶的可重复使用是可持续生物技术和生物传感器开发的基础。本研究利用集成石英晶体微天平（QCM）动力学与外切酶活性实时监测，对DNA聚合酶的可重复使用性进行了首批定量评估之一。结果显示，固定化T7 DNA聚合酶在三个90 min反应循环后仍保留约50%的初始活性，在五个循环后保留约20%；而较短的45 min循环活性显著更低。这一结果提...
电化学适配体（EAB）传感器是目前唯一已报道的高频、实时分子测量方法，同时具备（1）足以在体内原位部署的选择性，以及（2）不依赖靶标化学反应活性的特点，因而可推广到多种分析物检测。迄今，约六个研究小组已证明 EAB 传感器可在活体大鼠静脉、脑组织和外周实体组织中，对药物和生物标志物进行数秒至亚秒级时间分辨、持续数小时的测量。受这些实...
非法拉第阻抗生物传感器无需氧化还原探针，但其性能取决于电极–样品界面电容，需精细设计界面以放大生物受体–抗原相互作用信号。本文首次报道半胱胺自组装单分子层（SAM）浓度对金叉指电极（Au-IDE）无氧化还原阻抗传感器性能的影响。作者制备了100 nM、1 µM、10 µM、100 µM、1 mM和10 mM六组半胱胺修饰传感器，并通...
本研究以原子力显微镜（AFM）作为纳米移植工具，将微米尺度DNA传感平台移植到惰性烷硫醇自组装单分子层（SAM）中。通过调节移植线表面密度（S/A比）和扫描速率，可调控DNA平台的分子密度。移植后采用低扰动定量成像（QI）模式进行AFM测量。QI图像分析显示，移植区域内共存不同高度、因而不同分子密度的结构域，这一现象在接触模式AFM...
本文报道了一种微流控电化学葡萄糖生物传感器的开发与表征。该传感器的换能部分基于玻璃基底上的薄膜金属电极，生物识别元件为吡咯喹啉醌葡萄糖脱氢酶（PQQ-GdhB），通过微接触印刷将混合自组装单分子层（SAM）选择性沉积于金工作电极表面，并在微通道内原位固定酶。微流控部分由聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性体中形成的微通道及微流控连接构成。...
本文提出一种完整的计算协议，用于高效获得基于自组装单分子层（SAM）DNA 碱基连接金底物的纳米生物传感器的一电子还原电位。该模型在 Marcus 理论框架下，将分子力学（MM）分子动力学与多层次量子力学/分子力学/连续介质（QM/MM/COSMO）计算相结合，从而在可承受的计算成本下同时考虑构象采样和溶剂环境效应。研究以 Au(1...
本研究采用 X 射线光电子能谱（XPS）研究铀酰离子与表面固定肽的配位化学。所有肽均通过六碳烷硫醇连接基固定在金基底上，并以亚甲基蓝（MB）作为氧化还原标记。XPS 谱显示，各修饰肽与铀酰离子的相互作用不同。对每种修饰肽在有无铀存在下采集 XPS 谱，比较结果表明，相互作用取决于肽中所含的化学基团。结果显示，在所研究的修饰肽中，(精...
砷化镓（GaAs）的光电性质在生物传感应用中具有巨大潜力，但目前仍缺乏能够实现该材料表面与多种生物分子空间选择性功能化的方法学。本文利用光反应性交联剂——二氮杂环丁烷衍生物，在 GaAs 表面实现多种生物受体的空间选择性共价固定。作为原理验证，作者固定了两种蛋白：链霉亲和素（neutravidin）和 endosulfine alp...
本文报道了用稳定、均匀且超薄的生物相容材料修饰金基底以开发生物器件的重要方向。作者制备了由三角棱柱金纳米颗粒（Au@NTPs）与含三氟甲基的三脚架形寡对苯撑共价覆盖的杂化体系，其合成以联苯硼酸酯为关键化合物。Au@NTPs通过无种子法利用3-丁烯酸（3BA）和苄基二甲基氯化铵（BDAC）制备，并用氨基硫醇修饰。随后在乙醇溶液中，用三...
本文提出一种基于银表面有机-无机混合相修饰的固态电位生物传感器。作者利用1,3-二氨基丙烷四乙酸铁铵一水合物（PDTA-Fe(III)）在银表面化学沉积氯化银（AgCl），同时构建含寡核苷酸探针的烷硫醇自组装单分子层（SAM），使传感表面既具备生物分子识别功能，又获得稳定的电动势（EMF）。X射线光电子能谱（XPS）证实了AgCl的...
根据作者此前提出的方案，三种糖鞘脂（GSL）衍生物——乳糖神经酰胺（Lac-Cer, 1）、神经节苷脂 GM1-Cer（2）和 GT1b-Cer（3）——被安装到经 Au 纳米颗粒修饰的玻璃表面。本研究尝试采用微波辐照促进其安装反应，以替代耗时较长的传统自组装单分子层（SAM）技术。利用可程序控温的先进微波反应器，在不同微波辐照条件...
生物传感器的性能与其芯片表面固定层的性质密切相关。本研究以金传感器芯片为基底，分别采用聚酪胺薄膜（polytyramine film, Pty）和6-巯基己醇自组装单分子层（6-mercaptohexanol self-assembled monolayer, MCH-SAM）作为固定层，系统比较其物理、电化学和分析性能。作者利用原...
在体内原位监测药物、代谢物、激素及其他生物标志物，将显著推进临床实践与生物医学研究。为此，作者发展了电化学适配体传感器（EAB），该平台能够实时、原位监测特定分子，而不依赖被测物的化学或酶促反应性。EAB传感器部署于体内复杂环境时面临的重要障碍是信号漂移，即传感器信号随时间下降。此前，作者已证明多种经验性漂移校正方法可在数小时的活体...
准确、快速、稳健地测定分析物浓度是过程控制、产品分析、环境合规和医学应用的关键。酶基生物传感器能以简单、低成本、易操作的设备满足这些要求。本综述聚焦能够与电极发生直接电子转移（DET）的酶，以及可促进或增强DET型生物电催化的电极材料，介绍用于定量医学、工业和环境分析物的安培生物传感器，并阐明基于DET的第三代生物传感器对酶和电极材...
电化学生物传感器在农业、食品安全、环境监测、运动医学和生物医学等领域具有应用潜力。该领域的主要挑战之一是将生物分子探针稳定地固定在固体基底上，并保证足够的稳定性、储存寿命和重现性。本综述总结了生物分子与固体基底材料共价键合的最新进展。早期研究主要采用金电极，通过ω功能化金-硫醇自组装单分子层固定生物分子，但由于Au-S键较弱，稳定性...
开发了一种可再生的体声波（BAW）生物传感器，用于在液体介质中快速、无标记、选择性检测大肠杆菌。该传感器由砷化镓（GaAs）膜构成，其顶面涂覆一层压电氧化锌（ZnO）薄膜；沉积在ZnO薄膜上的一对电极可通过横向电场激发产生体声波。膜背面用烷硫醇自组装单分子层（SAM）和抗大肠杆菌抗体进行功能化。研究考察了抗体悬浮液浓度、pH和孵育时...
纤维基生物传感器为分析诊断装置提供了新途径，但现有纺织基传感器多依赖比色检测。本文报道一种将微流控结构与基于硫醇自组装单分子层（SAM）的电化学读出相结合的编织生物传感器，用于核酸检测扩增（NAATs）。作者系统表征了两种纤维电极：纯金微丝（bond wire）和现成等离子镀金涤纶多丝线，评估其表面形成 SAM 的能力及在编织织物中...
自Clark和Lyon提出葡萄糖生物传感器概念以来，相关研究持续快速增长。本综述系统回顾近五年将酶固定化于金纳米颗粒（AuNPs）用于葡萄糖电化学生物传感器的方法，重点涵盖共价结合、吸附、交联、包埋和自组装单分子层（SAMs）五类策略。文章逐一介绍各修饰方案的实验流程、界面结构及其对传感器性能的影响，并比较不同固定化方法在灵敏度、检...
本文报道一种用于电化学阻抗谱（EIS）的微流控芯片，作为无标记蛋白检测生物传感器，并以心肌肌钙蛋白I（cTnI）为模型。cTnI是心肌梗死最特异血清生物标志物之一。芯片由显微镜玻璃片作基底、溅射金电极和聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道组成。作者开发了电极功能化方案，兼顾传感层电荷转移、抗体特异性结合及降低非特异蛋白吸附，以避免假阳性...
多肽因具有天然结合偏好，常被用作金属离子等分析物的生物传感器识别元件。此前作者报道的肽基阻抗法金属离子传感器中，催产素单分子层通过共价方式锚定在电极上，金属离子结合引起肽构象变化，并用电化学阻抗谱（EIS）检测。本文证明，当催产素以非共价方式嵌入烷硫醇宿主单分子层时，同样可实现传感。离子结合会诱导致密宿主层发生形貌变化，从而产生比直...