等离激元生物传感器，尤其是表面等离子共振（SPR）和表面增强拉曼光谱（SERS），因可实现实时、无标记生化检测而受到关注。然而，由于等离激元与不同生物分子相互作用复杂，最大化灵敏度和选择性仍是挑战。本文提出 SERA，一种人工智能驱动框架，将机器学习算法与实验 SERS 数据结合，用于等离激元传感性能的预测建模和优化。模型在来自多种...
前列腺癌是全球男性死亡的主要原因之一，需要极其灵敏且经济的诊断工具。本研究构建了一种由聚苯胺负载MXene量子点和金纳米粒子（PANI@Ti3C2 MXene quantum dots-Au NPs）增强的电化学免疫传感器，用于飞克级前列腺特异性抗原（PSA）的高灵敏检测。该传感器采用V2C MXene量子点金纳米粒子修饰作为信号标...
生物传感器在多种应用中展现出灵活性，但其系统优化仍是限制其作为可靠即时检测工具广泛采用的主要障碍。实验设计（DoE）是一种强大的化学计量学工具，可通过有效引导超灵敏生物传感器的开发与优化提供解决方案。本视角综述概述了实验设计在光学与电学超灵敏生物传感器部署中的近期应用。文章考察了全因子设计、中心复合设计和混合设计等实验设计方法，将其...
肿瘤细胞来源的外泌体miRNA（exo-miRNA）携带丰富生物信息，可用于疾病早期诊断，但其丰度极低，对检测技术提出严苛要求。本研究提出一种无蛋白酶DNA扩增策略“滚环轨道扩增”（RHOA），受滚铁环游戏启发，基于局部反应设计。RHOA由环状DNA酶、起始轨道和扩增轨道组成，在DNA轨道构建的局部空间内，环状DNA酶可定向滚动并高...
本研究通过氮化硼碳纳米片（BCN NSs）与三(4,4'-二羧酸-2,2'-联吡啶)钌(II)二氯化物（Ru(dcbpy)3Cl2）化学交联，制备了自增强纳米复合材料BCN NSs-Ru，并将其作为发射体构建电化学发光（ECL）生物传感器，用于超灵敏检测癌症标志物人胸苷激酶1（TK1）mRNA。BCN NSs边缘的氨基和不饱和硼原子...
本文报道了一种具有较高行走速率和放大效率的智能多区线性DNA walker（MLDW），用于超灵敏检测miRNA。显著地，通过目标miRNA介导的滚环扩增（RCA）获得的长线性DNA可集中大量功能域，同时提高局部浓度与碰撞概率，从而明显提升反应速率。令人印象深刻的是，MLDW可在30 min内完成反应，其速度至少比传统单腿和多腿DN...
与传统平面表面固定DNA探针相比，基于纳米颗粒的DNA探针可锚定更多RNA分子，从而提高检测灵敏度。本文报道了一种磷酰胺吗啉寡聚物（PMO）接枝石墨烯量子点（GQDs）修饰的还原氧化石墨烯（RGO）场效应晶体管（FET）生物传感器，用于超灵敏检测外泌体微小RNA。在制备RGO FET传感器后，将聚赖氨酸（PLL）膜沉积于RGO表面；...
将纳米构筑与水凝胶整合到传统生物传感平台中，为设计物理和化学可控、优化的软结构提供机会，这些结构具有优异生物相容性、更好的生物分子固定化能力以及特异、灵敏的生物传感器设计。三维水凝胶结构的物理化学性质可通过整合纳米结构加以改变。此类修饰可增强其对机械、光学、热、磁和电刺激的响应性，从而提高生物传感器在临床环境中的实用性。本综述描述了...
生物流体中极低浓度（100 μl 中 1–10 拷贝）样品检测受背景生物分子高丰度干扰。本文报道一种固定于液门石墨烯场效应晶体管上的分子系统，由适配体探针连接柔性单链 DNA 悬臂梁，并连接自组装刚性四面体双链 DNA 结构，实现生物流体中未扩增核酸（低至 100 μl 中 1–2 拷贝）以及离子、小分子和蛋白（Hg2+、ATP、凝...
尽管有序多孔反蛋白石结构在光学、电子和化学领域受到关注，但不可控缺陷限制了其应用。本文开发了一种高有序、等离子体增强的反蛋白石光子晶体（IOPC）传感材料。通过胶体模板与基质材料共组装，避免了液体渗入预组装胶体晶体，减少了成膜过程中的破裂和不均匀性。金纳米颗粒（Au NPs）既作为适配体与 IOPC 之间的连接桥，又通过局域表面等离...
本文报道了一种基于绿色发光功能纳米点的简便、超灵敏且选择性荧光开启传感策略，用于检测细菌脂多糖（LPS）内毒素。首先通过柠檬酸在尿素存在下的微波辅助热解制备了具有较高量子产率的纯碳点（CDs）；随后利用EDC-NHS酰胺化方法，将富含羧基的CDs表面与聚-L-赖氨酸（PLL）偶联，得到PLL修饰碳点（PLL-CDs）。LPS可特异性...
SARS-CoV-2 的快速传播严重威胁公共卫生，建立高灵敏检测方法对控制全球大流行具有重要意义。本文开发了一种石墨烯场效应晶体管（g-FET）生物传感器，实现 SARS-CoV-2 抗体的超灵敏检测，检出限（LoD）低至 10−18 M（相当于 10−16 g mL−1）。g-FET 表面修饰 SARS-CoV-2 刺突蛋白 S1...
本研究智能设计了一种具有多个识别区的DNA三叉连接体（TWJ），并将其用作无限制DNA walker，用于microRNA（miRNA-182-5p）的电化学超灵敏检测。当目标miRNA存在时，TWJ上的发夹结构可被依次打开，形成环状DNA walker。与传统DNA walker相比，该环状walker不受行走腿长度的限制，可在整...
本综述系统总结了基于侵入性和非侵入性生物样本的小型生物传感器在阿尔茨海默病（AD）早期诊断中的研究进展、挑战与未来方向，旨在为领域读者提供概念启发。文章按检测尺度（飞莫至微尺度），围绕脑脊液（CSF）、血液、尿液、汗液和泪液等样本，归纳了用于超灵敏检测多种AD生物标志物（如Aβ肽、tau蛋白、乙酰胆碱、microRNA137等）的传...
心力衰竭（HF）是全球首要死因，B型利钠肽（BNP）是公认的心衰生物标志物，可用于早期检测。场效应晶体管（FET）生物传感器相比传统临床检测能在更短时间内感知 BNP。目前先进心衰 FET 生物传感器的最低检出限为 100 fM，且检测范围较短，不足 4 个数量级。本研究将硼/氮共掺杂氧化石墨烯（GO）凝胶（BN-GO）用作 FET...
早期疾病诊断需要在合理时间内从复杂生物流体中检测低丰度生物标志物。本文报道一种超灵敏纳米孔阻塞生物传感器，用于快速、高选择性地检测模型蛋白标志物前列腺特异性抗原（PSA）。该传感器采用固态氮化硅（SiNx）膜，仅在纳米孔内壁沉积金层，使孔内与膜外具有不同表面化学。基于正交自组装策略，烷硫醇及其偶联的抗PSA抗体仅修饰金衬纳米孔内壁，...
本文针对影响硅纳米线（SiNW）生物传感器性能的关键因素，即器件结构、功能界面和检测靶标，进行了系统分析与优化设计，以提升其灵敏度。为阐明传感器结构对灵敏度的影响，作者提出了一个简单理论模型，用于预测不同 SiNW 类型、宽度和掺杂浓度下生物传感器的灵敏度。基于该理论分析，设计并制备了一种集成优化关键因素的 SiNW 生物传感器：采...
本研究理论提出一种新型表面等离子共振生物传感器，通过将新兴二维材料蓝磷和石墨烯层与等离激元金膜结合。通过精确调节金膜厚度和蓝磷层数，可实现用于生物传感的优异性能。我们提出的相位调制设计的等离激元生物传感器架构远优于角度调制，提供 4 个数量级的灵敏度增强。此外，优化的堆叠构型为 42 nm 金膜/2 层蓝磷/4 层石墨烯，可产生最尖...
二硫化铼（ReS2）从块体到单层均具有直接带隙，在光电器件构建中具有重要作用，但电子-空穴对快速复合限制了其进一步应用。为提升光电流性能，本文采用双金属共腔进料原子层沉积（ALD）并结合精确剂量调控策略，制备了 Mo/Re 比可控的 MoS2-ReS2 异质结。通过受控引入 Mo 原子，异质结的电子转移能力、载流子迁移率和光电流响应...
铅离子是常见有害污染物，可进入饮用水并对人体尤其是儿童造成严重危害。本文提出一种结合回音壁模式（WGM）光流控微泡谐振器与经典 GR-5 DNAzyme 的超灵敏铅离子检测方法。借助 piranha 溶液和聚-L-赖氨酸（PLL）溶液，GR-5 DNAzyme 被成功修饰在微泡内壁上。作者分析了微泡的模场分布，薄壁光流控传感器获得最...