阻抗生物传感对高灵敏生物分子检测至关重要，但传统方法依赖笨重且昂贵的阻抗分析仪，限制了其在即时检测中的便携性。本文提出一种集成硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET）生物传感器、高增益放大电路和 FPGA 实现的一维卷积神经网络（1D CNN）的先进生物传感系统。该系统将 SiNW-FET 传感与 FPGA 深度学习降噪结合，形成紧...
许多心血管疾病源于血管内阻塞，经皮冠状动脉介入治疗常通过植入支架进行微创干预，但支架置入后仍可能发生再狭窄或血栓形成导致再闭塞。本研究证明，对非导电支架进行选择性金属化可形成一组电极，用于检测支架周围材料的堆积。通过测量电极间电学阻抗的变化，并以血凝块模拟血栓，验证了该装置能够感知不同程度的管腔阻塞。结果表明，该支架可重复感知血栓存...
活细胞中由多种氧化还原生物分子参与的氧化还原反应是维持细胞活力与功能的基础，这些特性已被用于临床监测、诊断方法和多种生物传感器的开发。特别是基于电化学生物传感器的活细胞检测技术，如电细胞-基底阻抗（ECIS）、场效应晶体管（FET）和电位型生物传感器，可用于电化学感知细胞外环境变化、遗传改变和氧化还原反应。除用于活细胞检测的电化学生...
胶质母细胞瘤是最具侵袭性和致死性的脑肿瘤，其肿瘤由多种表型不同的肿瘤细胞组成，可在体外培养为血清分化胶质母细胞瘤细胞和胶质母细胞瘤干细胞样细胞。电细胞-基底阻抗传感（ECIS）是一种基于细胞粘附的实时、无标记阻抗方法，用于分析细胞行为。本研究评估 ECIS 是否适合测量胶质母细胞瘤细胞粘附，尤其关注胶质母细胞瘤干细胞。结果显示，EC...
本进展报告概述了有机电化学晶体管（OECT）作为生物传感器用于细胞层阻抗传感的研究进展。Jimison 等表明，OECT 瞬态电流可用于检测细胞层阻抗变化。为避免小阻抗变化下施加高栅压并防止电解质电解，作者发展了基于电流驱动配置的 OECT 测量方法。在低工作电压下，其离子灵敏度大于 1200 mV V−1 dec−1；采用由 p ...
电细胞-基底阻抗传感（ECIS）、xCELLigence 和 cellZscope 是商用仪器，可测量细胞单层阻抗。尽管这些平台各自被广泛使用，但尚未发表直接比较。为比较这些仪器，作者同时测量人脑内皮细胞单层对 TNFα 和 IL1β 的响应。所有仪器均检测到细胞因子引起的瞬时阻抗变化，但响应幅度不同，ECIS 最敏感。ECIS 和...
溶质载体（SLC）转运体是重要药物靶点，但多数筛选依赖放射性或荧光底物摄取，存在通量、生理环境和安全性限制。本研究报道基于阻抗的无标记全细胞生物传感器 xCELLigence 的新应用，通过底物诱导 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活来研究多巴胺转运体（DAT）活性。该检测命名为 TRACT 检测，其假设是 DAT 介导的胞外多巴胺清...
开发可临床应用的便携式传感器和多联蛋白生物标志物检测方法是当今临床实验室医学的重要目标。本文从电化学角度综述了传感策略，重点讨论源自伏安法、电致化学发光、双极电化学和阻抗测量的检测原理，并介绍电化学方法在生物医学研究与开发中的最新实例，包括对新蛋白生物标志物分析、开发和验证的批判性评价及未来方向。化学传感器、微阵列、微流控、流动注射...
本文利用有限元法直接求解麦克斯韦方程，研究磁阻抗（MI）传感器检测超顺磁性磁性纳米颗粒（MNP）存在与浓度的性能。对于未被外磁场充分磁化的超顺磁颗粒，假设MI传感器对颗粒的响应主要来源于颗粒等效磁导率对传感器阻抗的影响，而非颗粒产生的杂散磁场。模拟将MNP液滴置于微带传输线中的MI敏感导体上，通过改变颗粒系统磁导率μP来代表不同浓度...
传统肿瘤检测方法如免疫学方法和组织病理学诊断技术，通常需要较高的分析成本、复杂操作、较长周转时间、经验丰富的人员，且假阳性率较高；此外，这些方法难以快速获得恶性肿瘤的早期诊断和预后信息。与传统技术相比，电化学技术能够在原子和分子水平研究界面电荷转移行为，已成为当代分析科学中重要的分析与检测工具。电化学技术在肿瘤细胞检测中具有快速、高...
药物候选物的临床前疗效与毒性评价对药物研发至关重要。传统二维平面细胞培养虽常用于临床前药物测试，但简单二维细胞外微环境难以准确预测药物疗效与毒性。三维细胞培养系统能更好模拟体内组织器官中的复杂微环境，但常规成像技术难以对厚样品中的细胞行为进行动态、无标记监测。本研究开发三维电细胞/基质胶-基底阻抗传感（3D-ECMIS）方法，用于实...
电细胞-基底阻抗传感（ECIS）是一种可实时监测细胞行为的强有力技术。本研究采用两个互指电极（IDE）结构构建 ECIS 生物传感器，用于监测细胞行为及其对毒性物质的响应。首先，对三种不同电极间距的传感器进行 COMSOL Multiphysics 有限元建模，随后通过丝网印刷技术制备银/氯化银（Ag/AgCl）IDE，并结合聚二甲...
大量证据表明，不同组织中均存在具有自我更新与多向分化能力的多种干细胞。由于特定干细胞群体在复杂细胞环境中占比极低，其准确表征与计数十分困难。传统方法在灵敏度和特异性方面存在不足，因此生物传感技术成为提升干细胞鉴定能力的重要方向。生物传感作为一种高灵敏度分析方法，可通过分析物与配体相互作用产生的物理化学信号，服务于化学、生化、药学及免...
基于细胞的生物测定是评估化合物毒性的有效方法，但传统标记型终点法只能获取有限时间点的细胞活力信息，难以满足高通量动态监测需求。本文报道了一种基于动态连续细胞阻抗生物传感器技术的高效、高信息量细胞毒性记录方法。该方法利用叉指电极阻抗传感器阵列连续监测HepG2细胞的生长状态，并从动态阻抗响应曲线中提取细胞活力、抑制率和生长速率。以腹泻...
xCELLigence 实时细胞分析（RTCA）系统是一种已建立的电子细胞传感器阵列，利用微电子生物传感器技术对细胞特征进行实时、无标记、动态且非侵入性监测，包括检测病毒细胞病变效应（CPE）。基于 CPE 的病毒复制抑制剂筛选已用于多种病毒，包括基孔肯雅病毒（CHIKV），但 MTT 和 MTS 等常规方法不能提供 CPE 起始时...
脑血管内皮细胞是血脑屏障的关键界面，可响应多种炎症细胞因子。本研究比较促炎因子IL-1β和TNFα对人脑微血管内皮细胞（hCMVEC）功能与免疫表型的差异调控。采用xCELLigence无标记阻抗生物传感器实时监测细胞粘附变化，并结合流式细胞术和多因子细胞因子阵列分析细胞表面免疫表型及分泌谱。结果显示，hCMVEC对IL-1β和TN...
细胞电性质决定多数细胞功能，尤其发生在细胞膜上的过程。由于癌细胞膜电位通常比正常增殖细胞更负，操控这些电性质可能为癌症电疗提供有效手段。此前作者用阻抗传感系统（EIS）研究癌细胞 SKOV3 和正常细胞 HUVEC 对低强度（<2 V/cm）交流电场的响应，确定 SKOV3 增殖停滞的最佳频率为 200 kHz，且未损伤 HUVEC...
本文首次提出一种基于三维DNA纳米结构从等边三角形DNA（ETDNA）向三角锥台DNA（TPFDNA）结构转换的新型通用生物传感平台。适配体及其相应靶标的输入使DNA结构由“开放”态转变为“闭合”态，并以法拉第阻抗变化作为输出信号。三维DNA纳米结构具有优异稳定性和刚性结构，使该生物传感器可作为可再生、可重复使用且智能的平台。该传感...
所有活细胞均具有电特性，能够响应并产生电场与电流。已有研究表明，癌细胞的电学性质与正常增殖细胞不同，因此外电场可能对正常细胞和癌细胞产生差异效应。操控这些电学性质可为癌症治疗提供直接和/或辅助手段。本文报道了一种基于全细胞阻抗的生物传感器，用于监测不同频率（50 kHz–2 MHz）和低强度（<2 V/cm）交流电场对人 SKOV3...
碳化硅（SiC）已被证明具有生物相容性和血液相容性，可作为生物传感器基底材料。本文报道以 3C-SiC 为基底构建用于急性心肌梗死（AMI）早期标志物肌红蛋白（Myoglobin, Myo）检测的生物识别界面。首先通过溶剂清洗、piranha 溶液、HCl 和 HF 处理使 3C-SiC 表面羟基化；随后将样品浸入 1% 3-氨基丙...