液体样品中的酶检测通常依赖耗时、昂贵且需专业人员的实验室方法。本文报道一种基于表面声波（SAW）的芯片级生物传感器，用于检测水溶液中具有活性的α-糖苷酶。器件工作在约740 MHz超高频，采用新合成的7-巯基-1-戊基-D-麦芽糖苷作为表面探针，其末端麦芽糖苷可被α-糖苷酶催化水解。作者先在比色皿中考察不同时间、温度和酶浓度下的酶促...
随着原位检测对更高性能与更小尺寸的需求增加，MEMS声学谐振器受到关注。本文提出一种基于锂钒酸盐薄膜的S1模式Lamb波谐振器（HF-LWR），用于高灵敏度质量型生物传感。所制备的谐振器基于400 nm X切锂钒酸盐薄膜，谐振频率超过8 GHz。研究采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）层作为质量传感层，评估基于HF-LWR的生物传感器性...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）在全球迅速传播，各国采取的封锁和入境限制措施对经济造成严重影响。本文考察利用磁致伸缩合金同时收集振动能量和检测质量的可能性。由于开发新型磁致伸缩生物传感器材料的工作较少，作者提出具有质量检测功能的磁致伸缩Fe-Co/Ni复合钢振动能量收集器，并通过数值与实验讨论附加质量重量对弯曲振...
声学波谐振器是重力生物传感的有前景候选器件，但在液体中通常存在强烈声辐射，导致品质因数下降和频率噪声增大。本文提出一种基于局域共振表面声子晶体（SPC）的无辐射重力生物传感器，其由周期性高纵横比电极构成。SPC 中产生的声学波速度低于水中声速，从而阻止声波在液体中传播，使能量被限制在电极表面附近。该能量限制显著提高了品质因数并降低了...
过去几十年，由受有害细菌污染食品引发的食源性疾病暴发显著增加，因此检测食品中的有害细菌对食品安全和公共卫生问题识别与预防至关重要。金黄色葡萄球菌是最常见的食源性病原菌之一，也是全球食源性疾病的主要原因之一。目前已开发多种方法用于食品中金黄色葡萄球菌的检测与鉴定，但部分方法繁琐、耗时，不适合现场应用，因此亟需开发更快速、更易获取的检测...
非特异性结合（NSB）是表面型生物传感器的普遍问题，现有方法或增加背景信号或局限于特定换能器界面。本文开发了一种基于微加工超声谐振器的流体动力学方法，利用2.5 GHz谐振频率在液体中产生多个受控微涡旋，进而在固液界面形成清洁力，以选择性去除NSB蛋白。通过有限元方法（FEM）模拟了涡旋诱导的拖曳力、升力与蛋白表面粘附力（范德华力等...
本研究开发了一种基于分子印迹聚合物（MIP）的微机械悬臂梁传感器系统，用于水资源中环丙沙星（CPX）的高特异性、快速检测。采用微乳液聚合技术合成 CPX 印迹纳米颗粒，平均粒径约 160 nm，单分散性良好。通过 EDC/NHS 活化实现 MIP 纳米颗粒在悬臂梁表面的共价单分子层固定。在空气中采用 dip-and-dry 动态传感...
本研究探索双壁碳纳米管（DWCNT）作为检测病毒和细菌等生物对象的传感器件。所研究生物对象包括含氨基端残基的丙氨酸、含游离残基的脱氧腺苷、冠状病毒科（Coronaviridae）和鸡形放线杆菌（Bartonella bacilliformis）。文中建立了由频率偏移识别生物对象质量的表达式，并计算了传感器在接触上述生物对象时的灵敏度...
纳米机电系统具有独特的动态特性，适合用于纳米尺度质量传感。由于氮化硼纳米管（BNNT）具有优异的生物相容性、化学稳定性和环境友好性，越来越多地被用于此类应用。本研究探索了单壁氮化硼纳米管（SWBNNT）生物传感器的可行性，并采用基于分子结构力学的有限元（FE）建模方法分析其动态行为。研究报道了 SWBNNT 质量传感器在zeptog...
本文以生物素-链霉亲和素结合为模型体系，验证了介电填充硅体声波谐振器（BAR）无标记生物传感器的性能。该质量传感器为微加工硅方板，采用介电填充电容激励机制，在拉梅模下工作。生物素修饰的谐振器暴露于10−7 M链霉亲和素溶液15 min后，共振频率下降315 ppm，对应谐振器表面增加质量约3.43 ng。以牛血清白蛋白（BSA）封闭...
随着纳米技术的发展，蛋白质和病原体等超小质量的检测成为可能。无标记、高灵敏生物传感器可将分子识别事件转换为可检测的物理量，微悬臂梁（MC）系统在其中发挥重要作用。然而，现有生物传感器成本高昂，且多依赖昂贵、笨重且难以液相微型化的光学读出系统。本文提出一种自感知压电微悬臂梁检测技术，利用自感知电容桥对压电微悬臂梁施加谐波激励，使其在动...
新型生物传感器需要在低浓度下检测生物分子，以支持早期疾病诊断。纳米机械生物传感器在医学诊断中前景广阔，但低浓度检测要求谐振器具有足够大的分子结合表面积。本文报道了一种基于光子晶体纳米线阵列的低浓度机械生物传感器。该器件在 Si/SiO2 双层薄膜上制备有序垂直硅纳米线阵列，形成高表面积/体积比（10^8 m^-1）和先进质量-面积分...
活病原菌检测对食品安全和人类健康具有重要意义，但抗体法通常需要培养步骤，导致结果时间较长。本研究采用质量变化敏感的压电悬臂梁生物传感器，并结合仅进入活细胞并积累的探针BCECF-AM，通过活细胞内酯酶将BCECF-AM水解为带负电荷的BCECF并滞留于胞内，引起细胞质量增加，使悬臂梁共振频率下降，从而快速判断细胞活性。将不同浓度活大...
本文针对单壁碳纳米管（SWCNT）悬臂生物传感器开展三维有限元建模与仿真，研究生物颗粒检测过程中目标分子结合引起梁端质量附着和纳米颗粒添加所导致的弯曲变形。该传感器以硅衬底为接地电极，氮化硅层作为介质隔离，SWCNT作为高长径比悬臂梁，其表面可修饰金纳米颗粒并固定特异性抗体，同时用分子层抑制非特异性吸附。论文建立了静电-机械耦合分析...
本综述系统回顾了表面生成声波（SGAW）技术在生物传感中的应用，基于40多年技术与科学发展。近20年来，SH-SAW、STW、Love波、FPW、SH-APM和LG-APM等器件因能在液相中高效检测生物相关分子而受到关注。文章介绍了SGAW器件的基本工作原理、叉指换能器、电子配置、测量技术、晶体切割与波型选择，并重点总结SH-SAW...
本文报道了一种用于免疫分析的微加工压电膜生物传感器阵列。山羊免疫球蛋白G（IgG）和乙型肝炎表面抗原（HBsAg）作为探针分子被固定在尺寸为3.5 μm×500 μm×500 μm的方形压电膜上。由于该类传感器具有质量敏感特性，当抗山羊IgG或抗HBsAg分别被山羊IgG或HBsAg捕获后，传感器膜的共振频率发生下降。作者采用阻抗分...