检测微量生物化合物日益重要，但仍具挑战。等离子体纳米颗粒（NPs）可实现无标记光学传感并具备单分子分辨率，但其性能不仅取决于单个结合事件的检测能力，还取决于将分析物有效运输到结合位点的效率。本文从理论上研究将修饰有等离子体纳米颗粒的流体结构从常规微流控缩小到纳流控的影响。作者结合解析模型与随机扩散-对流-反应模拟，比较了无限样品体积...
多孔硅（PSi）薄膜因高比表面积和独特光学性质，被广泛用于无标记光学生物传感。本文针对 PSi 生物传感器在实际应用中灵敏度受限的问题，建立了同时描述体相扩散、孔内受限扩散和探针-靶标结合动力学的理论模型，并与忽略孔内扩散的平面模型及多组 PSi 适配体/免疫传感器实验结果进行比较。研究以反射干涉傅里叶变换光谱（RIFTS）实时监测...
过去数十年，开发兼具高灵敏度、高特异性、快速样本到结果、便携、低成本和易用性的生物传感系统备受关注。将生物传感器尺寸微型化至纳米尺度，被认为是满足即时医疗（point-of-care）和可穿戴生物传感器功能需求的重要策略。然而，降低生物传感元件的关键尺寸会同时影响生物传感器最重要的两项性能指标：检出限（limit-of-detect...
基于集成光子器件的无标记光学生物传感器已实现对生物分析物的灵敏、选择性检测。将这些传感平台集成到微流控器件中，可减少所需样品体积，并加快样品向传感表面的递送，从而改善响应时间。传统器件通常嵌入或邻近基底，有效传感区位于微流控通道底部的慢流区，降低了样品递送效率。近期发展的悬浮波导传感器将器件抬离基底，使传感区不接触基底；该结构将传感...
本文对用于检测 DNA 和蛋白质的电化学生物传感器进行了理论研究，重点考察采用纳米颗粒标签进行信号放大时，分析物表面结合与质量传输对传感器性能的影响。作者通过数值模拟分析了四种纳米颗粒放大策略：1）纳米颗粒用于增加电活性物质负载，或在拟一级条件下作为催化剂；2）纳米颗粒作为超微电极阵列，用于电解高浓度底物；3）纳米颗粒作为种子，介导...
生物传感器的响应时间强烈依赖于生物分子向传感表面的传输过程，是未来生物传感器应用中的关键问题。本文报道了碳纳米管场效应晶体管（CNT FET）生物传感器的制备，并定量表征了蛋白质在这些纳米电子传感器表面的结合速率。作者利用该平台检验了一种蛋白质排斥涂层对全电子实时生物传感器蛋白通量的增强效果。当传感器上游的非传感结合位点被阻断后，初...
本研究采用实验与有限元模拟相结合的方法，探讨纳米柱阵列电极（NAE）用于生物传感器时反应动力学和质量传输对葡萄糖检测的影响。作者以多孔阳极氧化铝为模板制备了不同高度的垂直金纳米柱阵列电极，并在裸电极和葡萄糖氧化酶功能化条件下测量其安培电流响应。结果表明，裸电极和功能化电极的传感性能不仅受电极表面纳米结构存在及其形貌变化的影响，还受分...