本文报道了一种面向超声体声波（BAW）和表面声波（SAW）生物传感应用的定制四通道超声电子系统。该系统具有四个超声收发通道，单通道标称频率为25 MHz，集成微控制器并支持Python/SciPy信号处理，可实时测量飞行时间（TOF）及其他声学波参数，用于表征微通道中液体本体的声学性质或附着在分析表面的生物分子声学性质。系统兼容压电...
急性心肌梗死（AMI）是冠状动脉突发阻塞导致的危及生命疾病。心肌肌钙蛋白 I（cTnI）是最具特异性的生物标志物，通常单独检测以诊断或排除 AMI，因此准确检测 cTnI 对患者生命健康具有重要意义。与其他方法相比，荧光检测具有操作简便、灵敏度高和适用性广等优点。然而，由于体液中生物分子存在强荧光干扰，往往难以获得高灵敏度。为解决该...
抗生素广泛用于治疗感染性疾病，导致抗生素及其代谢产物在生态系统中残留，细菌耐药性已成为全球公共卫生威胁。快速测定细菌对抗菌药物的敏感性或耐药性，对及时选择抗生素、纠正治疗方案至关重要。本文综述了抗菌药物分类与作用机制、细菌耐药性的遗传与表型机制，以及用于分析抗生素对细菌影响的经典方法、自动化方法和传感器系统。重点讨论具有活性固定层的...
石墨烯中的表面等离激元可增强中红外光谱性能，而中红外振动共振是研究有机分子组成与构象的关键。本文理论演示了一种基于压电基底上石墨烯范德华异质结构的等离激元生物传感器，其中远场光通过表面声波（SAW）耦合到表面等离激元-声子极化激元（SPPP）。SAW 形成电学可控的虚拟衍射光栅，避免对二维材料进行图案化，从而减少限制极化激元寿命的边...
即时检测（POCT）在过去20年迅速发展，理想设备应只需极少样本处理与样本量，并能快速出结果。剪切水平表面声波（SH-SAW）生物传感器因可在3分钟内完成全血定量检测，且成本低、体积小，成为有前景的POCT方案。本文综述已成功商业化用于医疗的SH-SAW生物传感器系统，其三大特征为：含SH-SAW传感器芯片的一次性测试卡盒、可量产的...
氮化镓（GaN）是宽禁带半导体，广泛用于高功率器件、发光二极管（LED）和光电子应用。由于其压电特性、较高的表面声波（SAW）速度和强机电耦合，GaN也可用于SAW器件。本研究通过实验和有限元仿真，考察钛/金（Ti/Au）导波层对GaN/蓝宝石衬底表面声波传播的影响。在将导波层最小厚度固定为200 nm的条件下，与无导波层样品相比，...
为防控严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）疫情，疫苗接种已成为重要手段，但疫苗可能引起疲劳、肌痛、血栓和心肌炎等不良反应，因此接种前监测抗SARS-CoV-2刺突蛋白（S蛋白）抗体水平具有重要意义。本研究开发了一种新型剪切水平表面声波（SH-SAW）生物传感器，其传感区涂覆SARS-CoV-2三聚体S蛋白，可在40秒...
利用生物传感器可靠、快速、高灵敏且高选择性地诊断疾病仍具挑战。新冠疫情暴发后，尽管疫苗已可用，仍迫切需要廉价、快速的体外芯片式传感器，用于疾病检测及疫苗开发中相应抗体的筛选。本文提出一种基于128°YX切型铌酸锂压电晶圆的超声导波传感器，将其设计为多线梳状结构并带有不同长度的悬臂梁，用于抗原-抗体检测。作为概念验证，该传感器经SAR...
无标记生物传感器常受非特异性蛋白结合困扰，影响灵敏度、选择性和检出限。本研究探索利用 ST-石英器件中 Rayleigh 表面声波（SAW）通过声流高效去除非特异性结合蛋白。首先建立 ST-石英 SAW 器件与液体负载耦合的有限元流体-结构相互作用（FSI）模型，预测 SAW 诱导声流相关力趋势。模型表明，在若干 SAW 频率范围内...
目前心肌梗死（MI）诊断主要依赖心电图和肌钙蛋白等血浆生物标志物，但肌钙蛋白出现较晚，且难以区分缺血性损伤与再灌注损伤。循环microRNA（miRNA）因在MI早期快速变化，被视为潜在新型标志物，但其定量检测仍依赖RT-qPCR、微阵列或测序，耗时长且低浓度下不稳定。为此，作者构建了人源心脏缺氧-再灌注组织（HEART）器官芯片模...
本研究旨在评估基质金属蛋白酶-8（MMP-8）生物传感器在区分牙周健康、牙龈炎和牙周炎中的诊断价值，并与时间分辨免疫荧光法（IFMA）和酶联免疫吸附试验（ELISA）比较。研究纳入189名系统健康、非吸烟成人，采集唾液，按牙周状态分为健康组59人、牙龈炎组63人和牙周炎组67人；其中20名牙周炎患者接受非手术牙周治疗并随访6个月。采...
人肾小管上皮细胞被认为是志贺毒素（Stx）介导的溶血性尿毒症综合征（HUS）发病机制中的靶细胞，HUS由产Stx肠出血性大肠杆菌（EHEC）引起。对原代人肾近端小管上皮细胞（pHRPTEpiCs）中Stx结合糖鞘脂（GSL）的分析显示，主要受体为三己糖神经酰胺（Gb3Cer）和四己糖神经酰胺（Gb4Cer），优势脂形式为Cer(d1...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的全球传播深刻改变了社会与经济，也凸显了快速、灵敏、便携病毒检测的重要性。本文综述了用于病毒检测的生物传感器材料研究进展，系统介绍了病毒检测的一般原理，并对多种病毒传感器的实验工作及其检测局限性进行了评述。第一部分重点考察压电传感器在检测人乳头瘤病毒（HPV）、痘苗病毒、登革病毒、...
胶质纤维酸性蛋白（GFAP）是星形胶质细胞中间丝蛋白，其血液水平升高与多形性胶质母细胞瘤、创伤性脑损伤、多发性硬化、脑出血和视神经脊髓炎等中枢神经系统疾病相关，已成为潜在临床生物标志物。本文针对 GFAP 检测提出三种基于抗体的表面功能化策略，并在金涂层石英晶体微天平（QCM）上比较其在清洁缓冲液和血清基质中的性能：F1 采用链霉亲...
重力换能器通过质量变化产生信号，可用于构建气体传感器或生物传感器。本章以气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）作为识别元件，针对小分子挥发性有机化合物（volatile organic compounds, VOCs）建立传感方法。所述方法将重组 OBP 固定于经功能化活化的自组装单分子层（se...
本研究报道了一种剪切水平表面声波（SH-SAW）生物传感器，通过生物分子在传感膜上的吸附量引起的频率偏移来测定其浓度。作者将3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和戊二醛两种功能化传感膜用于捕获表皮生长因子（EGF）抗体，并结合数值模拟与实验比较，研究传感器灵敏度并建立估算癌症相关生物标志物EGF浓度的模型。在0.2–5 ng/mL...
本研究制备了一种基于单层石墨烯（SLG）/金纳米粒子（Au NPs）的Love wave生物传感器，用于金黄色葡萄球菌（S. aureus）基因序列的高灵敏、高特异检测。传感器以ST-90° X切石英为压电基底，采用磁控溅射制备Au/Cr叉指换能器，并通过PECVD沉积2 μm SiO2波导层以限制波能量、提高质量灵敏度。CVD生长...
微全分析系统（μTAS）有望用于多种检测领域。电化学测量成本低、易集成，但微通道中目标物扩散受限，导致检测灵敏度下降。作者此前提出将表面声波（SAW）微搅拌技术与μTAS结合，利用SAW作为微搅拌器克服扩散限制。然而SAW搅拌会使溶液温度升高至约70°C，导致酶失活并损害电化学响应。本研究采用嗜热古菌Pyrobaculum aero...
体声波（BAW）和表面声波（SAW）传感器件已成功用于多种气体传感、液体传感和生物传感应用。器件包括采用厚度剪切模的BAW传感器，以及采用瑞利波或水平极化剪切波（HPSW）的SAW传感器。传感器的分析物特异性与选择性主要由传感涂层决定。当需要检测一组分析物，或仅可获得选择性涂层（即对多种分析物均有响应的涂层）时，多传感器阵列具有优势...
表面声波（SAW）器件的设计与优化是新型及现有SAW传感器和换能器开发中最关键的步骤。由于成本低、便携且适用于电子、通信和生物传感，SAW器件需求持续增长，但尚未建立完整的三维有限元模型来表征SAW生物传感器。本研究提出一种分析剪切水平Love波谐振器器件的新方法，并用制备器件验证。研究对三维模型和实验器件进行了全面分析，包括散射参...