本章综述压电激励毫米级悬臂梁（PEMC）生物传感器的设计、制备、表征与应用。文中讨论了传感器的换能机制、传感原理和工作模式，重点介绍用于DNA和RNA检测的生物识别策略与表面功能化方法，尤其是基于自组装的硫醇化DNA探针固定策略。同时给出通过二次结合实验、可逆结合实验以及互补换能机制集成来验证生物传感器响应的方法，并列举医学诊断、食...
石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的单原子层材料，具有优异导电性、大理论比表面积和强机械强度。然而，由于π-π相互作用，石墨烯片层易发生不可逆堆叠，使单层特有的活性位点被埋入层间，降低其电催化性能。近年来，石墨烯基电化学传感器和生物传感器不断涌现，表明石墨烯是构建传感电极的有前景材料。降低或最小化石墨烯片层聚集，可暴露更多活性位点，提高...
近年来，金纳米粒子（AuNPs）因具有增强的光学、化学和电学性质而受到广泛关注，其应用已拓展至物理、化学、生物、工业和医学等领域。AuNPs 尺寸通常为 2–100 nm，具有局域表面等离子体共振（LSPR）、表面增强拉曼散射（SERS）和良好生物相容性，并能与生物分子形成稳定共轭，为蛋白质组学研究提供了新工具。本文综述了 AuNP...
回音壁模式（WGM）微谐振器因高品质因子（Q）而具有高分辨率，可用于病毒、DNA和蛋白等生物目标的实时无标记检测。生物传感器还需具备选择性，因此需在其表面固定能特异性结合目标生物分子的配体。本文采用WGM微盘作为生物传感器检测金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。微盘表面用噬菌体蛋白LysK进行功能化，该蛋白...
本研究采用衰减全反射傅里叶变换红外（ATR-FTIR）光谱，研究功能化氟端基纳米晶金刚石（NCD）薄膜上的蛋白固定过程，所用固定方案旨在特异性结合C反应蛋白（CRP）。在力控砧式ATR-FTIR构型下，作者分析了体外CRP固定的三个关键步骤：首先，在NCD表面沉积由聚环氧乙烷和聚环氧丙烷组成的共聚物层进行钝化；其次，将一种对CRP具...
本研究评估了可用于重复使用的光学生物传感器表面功能化策略，用于基于抗体检测活菌。作者采用平面布拉格光栅传感器（PBG），通过氨基硅烷化表面连接异双功能交联剂 N-琥珀酰亚胺基-3-(2-吡啶二硫代)丙酸酯（SPDP），再用二硫苏糖醇（DTT）还原暴露巯基，使 SPDP 活化的金黄色葡萄球菌特异性抗体经二硫键共价偶联到传感表面。该策略...
本文报道了一种基于光谱相关干涉仪（SCI）的三通道生物传感器，用于通过测量功能化玻璃盖玻片上生物层厚度变化来直接光学检测抗原。该仪器对溶液体相折射率不敏感，信号以计量单位（pm或nm）输出。作者利用SCI实时监测，开发并优化了环氧化、羧基化和生物素化三种玻璃芯片表面，用于抗体固定，以减少芯片间差异、改善检出限、缩短检测时间并延长保质...
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...
纳米颗粒在复杂生物流体中常因表面污染和非特异结合而失效。本文系统研究四种正交表面化学策略用于纳米颗粒亲和探针修饰，并在缓冲液和人血清中评估性能。采用羰基二酰亚胺偶联、铜催化点击、无铜点击和硫醇-马来酰亚胺偶联，在制备过程中定量控制。以登革热早期生物标志物NS1为模型分析物，利用分析物介导荧光报告纳米颗粒与磁性纳米颗粒聚集的夹心免疫分...
生物传感器的特异性通常依赖表面生物功能化，使目标生物分子选择性结合；该步骤对材料性质和实验条件高度敏感。本文系统评估了多种将蛋白接枝到氧化铝覆盖传感器表面的方法，包括层叠法（LbL）、液相硅烷化（APTES）、气相硅烷化（MPES）以及不同连接子，并提出一种基于马来酰亚胺反应基团（PMPI）的新协议。研究以互指阵列微电极（IDAM）...
基于免疫检测的生物传感器芯片被用于早期诊断研究，其发展高度依赖聚合物基底上蛋白质的有效固定。为实现蛋白质与聚合物表面之间的复杂异质相互作用，聚合物表面必须引入可与蛋白质发生化学或物理锚定的反应性官能团，如羧基（-COOH）、氨基（-NH2）和羟基（-OH）。由于蛋白质对环境敏感，在接近固体表面时易失活，因此有效的表面功能化和对表面化...
硅纳米线（SiNWs）具有独特的电子性质和微型化尺寸，适用于生物分子的无标记、实时和高灵敏检测。基于 SiNWs 的传感器以场效应晶体管（FET）方式工作，可通过自上而下或自下而上方法制备。制备技术的进步使 SiNWs 的理化性质和电子性质可控，为 SiNW-FET 探针与细胞内环境界面化提供了可能。Debye 屏敝长度是决定 Si...
本文报道了一种超灵敏的硅纳米线（SiNW）生物传感器器件，用于疾病生物标志物检测。作者采用电化学诱导功能化方法，将靶向前列腺癌风险生物标志物8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）的抗体共价接枝到SiNW表面。抗体功能化后的SiNW传感器可在暴露数秒内检测到8-OHdG与SiNW表面的结合，并实现了低至1 ng/ml（3.5 nM）的8-O...
碳点（C-Dots）是一类具有光致发光、低毒性和良好稳定性的碳基纳米材料，被视为替代镉基量子点的新型荧光探针。本文系统总结碳点表面功能化设计原则，包括提高量子产率、增强长期稳定性和改善生物相容性。综述了通过表面钝化、共价/非共价修饰、金属配位、π-π堆积、溶胶-凝胶封装等策略构建荧光纳米传感器，以及用于活细胞、组织和动物成像的进展。...
在生物传感器研究中，提高蛋白功能活性通常可增强传感器的灵敏度或选择性，但将蛋白固定到传感表面的策略同样关键，因为固定方式直接影响识别元件的取向、可及性、稳定性与表面均一性。近年来多项研究表明，生物活性分子的定向固定能够改善传感器性能。本综述以生物传感器应用为重点，系统总结了当前常用的蛋白质固定策略的研究现状。内容涵盖非特异性固定方法...
本文报道了一种基于聚合物化脂质双分子层的稳定且可功能化仿生生物膜。作者将含二乙炔的磷脂 1,2-双(10,12-二十三二炔酰)-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DiynePC）和 1,2-双(10,12-二十三二炔酰)-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DiynePE）混合，经 LB/LS 沉积后紫外光聚合，形成坚固的聚合物双分子层。Diyne...
碳化硅（SiC）作为工业材料已有百余年历史，因其独特的电学与热学性质而获得广泛应用。近年来，SiC作为生物医学应用可行材料的关注度不断提高。本综述特别关注其作为生物传感器中生物换能器的应用潜力。在这些应用中，SiC可用作基底材料，利用其表面化学、摩擦学和电学特性；同时，其作为片上系统集成的潜力以及作为活性材料的应用，使其成为微器件制...
生物传感技术面向现代诊断、急诊多专科诊所、医院和实验室需求，兼具检测方法的灵敏度与生物分子的构型选择性。近年来，纳米多孔硅（PS）因易于制备、特殊光物理性质、可调控形貌和多样表面化学，成为生物传感器换能器的重要候选材料。本综述系统介绍 PS 的电化学刻蚀制备、孔隙率调控及表面化学修饰方法，并总结其用于葡萄糖、DNA、抗体、细菌、病毒...
声学生物传感器表面质量负载变化会引起输出频率偏移，从而实现对分析物的精确测量。因此，为检测特定生物标志物，传感器延迟路径必须经过精心设计，以最大化灵敏度与特异性。B细胞淋巴瘤2蛋白（Bcl-2）在尿液中被研究作为卵巢癌无创早期检测的生物标志物。本研究评估了表面化学与生物功能化策略在展示抗体以捕获Bcl-2、同时降低非特异性蛋白吸附方...
本研究在纳米晶金刚石（NCD）薄膜表面设计了一种适配体传感器，用于检测血小板源性生长因子（PDGF）。通过直接光化学羧化和胺化，在NCD表面引入羧基（-COOH）和氨基（-NH2），作为固定PDGF结合适配体的探针单元。X射线光电子能谱（XPS）分析表明，直接胺化和羧化NCD表面的氨基与羧基覆盖率分别为23%和12%；尽管羧基密度较...