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...
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...
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...
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...
细胞色素bd氧化酶催化细菌呼吸链中氧还原为水，是电催化研究和生物传感器应用的潜在靶标。该酶为高度疏水的整合膜蛋白，几乎完全嵌入磷脂双分子层，因此其结构保持和直接电化学研究具有挑战。本研究系统考察了硫醇修饰金纳米粒子表面电荷、硫醇链长以及磷脂含量和类型等关键参数，以阐明这些因素对膜蛋白与电极界面相互作用和直接电子转移的影响。结果表明，...
基于乙酰胆碱酯酶（AChE）的电化学生物传感器因简单、快速、可靠且成本低，被用于有机磷和氨基甲酸酯农药检测。AChE 在电极表面的生物活性及直接电子转移（DET）速率决定传感器性能，带电表面对其检测能力影响显著。本研究采用平行退火蒙特卡洛（PTMC）和全原子分子动力学（AAMD）模拟，考察加州电鳗 AChE（TcAChE）在带相反电...
电化学生物传感器因电化学方法灵敏度高、生物识别元件选择性好，已广泛用于病原生物标志物检测、医学诊断与临床分析。然而，临床样品中含有蛋白质、细胞、多糖和脂质等多种生物污物，其复杂基质会严重影响传感器在直接检测或浸没于变化条件时的可靠性与稳定性。因此，设计能够有效降低非特异性结合、在优化分析中维持生物传感器性能的抗污传感平台十分必要。本...
利用自组装单分子层（SAM）并插入 DNA 探针的电化学 DNA 生物传感器因制备简便、可微型化和可调性而具有应用前景，但 DNA 等生物分子与不同表面之间的相互作用仍不清楚。一个基本问题是靶分子在传感器表面的扩散性质，以及这种表面扩散是否会加速分子识别过程。目前对分子相互作用、表面扩散以及固定化 DNA 探针行为的理解不足，限制了...
基于表面的生物传感器设计开发具有挑战性，电化学生物传感器尤为如此。通常采用自组装方法在电极表面固定捕获探针，并用电化学方法检测；为改善探针-靶标相互作用，常构建复杂表面结构。然而这些多组分表面结构在示意图中常被理想化，许多研究仅以传感器分析性能作为表面修饰质量的指标。本文主张开展更系统的表面分子环境表征，以理解如何制备更稳健、可靠且...
氧化还原标记肽因高稳定性、优良氧化还原性质和生物分子相互作用多样性，已成为传感与生物传感领域的多功能材料。它们可在多种亲和与酶学检测中直接观察分子相互作用，并作为电子介体。短螺旋肽能自组装成特定构型，并可层级化构建高度有序、稳定的1D、2D和3D结构。本文简要概述用于研究肽膜电子转移的电化学技术，重点讨论固定肽基序生物传感器的开发及...
检测病原菌并监测其抗生素敏感性对医学、制药及水食品行业至关重要。为开发基于砷化镓（GaAs）器件光致发光（PL）的细菌检测光子生物传感器，本研究考察了大肠杆菌K12在裸GaAs(001)及其生物功能化表面的捕获与生长，并与常用金（Au）表面进行比较。将裸片或功能化片置于接种细菌的营养琼脂培养皿中时，GaAs和Au玻璃片均不抑制细菌生...
本文报道了一种具有自组装能力的氧化还原标记肽的合成及其电化学电容行为，旨在构建可用于电分析应用的电化学活性电容界面。作者通过固相肽合成（SPPS）制备了含二茂铁（ferrocene, fc）氧化还原基团的肽 Ac-Cys-Ile-Ile-Lys(fc)-Ile-Ile-COOH。该肽中半胱氨酸侧链的硫醇基团可与金电极表面形成共价锚定...
蛋白与表面相互作用广泛存在于生物过程与生物工程中，但机制尚未完全阐明。在生物传感器中，配体分子在生物活性表面的取向是决定灵敏度与器件性能的关键因素，因此吸附研究关注表面制备、表面电荷和环境盐浓度如何影响取向。本文在隐式溶剂模型中采用 Poisson-Boltzmann 方程，研究带电纳米表面附近蛋白的静电取向。通过对蛋白 G B1 ...
羧基终止自组装单分子层（COOH-terminated SAMs）在生物传感器技术中广泛用于固定含胺基生物分子。若需形成共价酰胺键，必须先活化羧基。常规活化方法是先使羧基与碳二亚胺反应生成 O-酰基脲，再与 N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）反应生成 NHS 酯。尽管该方法被广泛使用，但不同研究中的溶剂、碳二亚胺种类、试剂浓度和反应时间差...
自组装单分子层（SAMs）可在固液界面形成，常用于修饰固体表面性质。硫醇-金化学与烷烃链分子结合，为电极表面 SAM 修饰提供了可靠方法。以寡乙二醇（OEG）封端的烷硫醇单分子层具有优异抗污性能，被广泛用于生物传感器电极涂层，以减少非特异性结合。本文研究了羧基（COOH）封端 OEG 单分子层的介电性质，并提出通过混合少量 11-巯...
尽管已开发多种核酸传感器，但对于分子结合以及最终影响传感器灵敏度和可靠性的若干问题，我们仍缺乏明确答案。DNA探针在纳米尺度上如何分布在表面？当功能化表面高度异质时，探针分子与缺陷相互作用时构象如何受影响？DNA分子如何响应多种检测方法中施加的表面电场？利用原位电化学原子力显微镜和精细调控纳米尺度表面相互作用，我们能够在模型生物传感...
本文报道了三种新型烷基三氯硅烷表面修饰剂，其末端分别带有五氟苯基酯（PFP）、苯基硫代磺酸酯（BTS）或新型β-丙内酯（BPL）可功能化基团。作者通过铂催化烯烃氢硅化反应在最后一步引入三氯硅基，无需进一步纯化即可得到高纯度产物，并经核磁共振表征确认。所得修饰剂可直接用于石英和医用级不锈钢的表面修饰。随后，利用胺类和硫醇类模型分子进行...
碳水化合物识别广泛存在于自然界，在生物实体间初始附着中起重要作用。本文综述碳水化合物-蛋白相互作用能否作为抗体或核酸识别的替代方案用于检测与鉴定。当前碳水化合物用于生物检测体系的例子有限，主要挑战包括碳水化合物-蛋白相互作用亲和力弱、缺乏结构明确的通用碳水化合物支架，以及高信息量、实时、无标记检测技术尚不成熟。文章重点讨论自然界碳水...