我们提出一种新型太赫兹（THz）法布里–珀罗（FP）微腔生物传感器，采用多孔聚四氟乙烯（PTFE）支撑膜以提高微生物检测性能。THz FP微腔在腔体中心限制并增强电磁场，借助在THz波段介电常数接近1的PTFE膜，将目标微生物膜置于该中心区域。在实验条件下，共振频率偏移随酵母量增加呈线性增大，未出现饱和行为，结果与有限差分时间域（F...
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...
初级止血是血管损伤后血小板与内皮下基质在流动条件下相互作用并形成首个止血栓的动态过程。为评估初级止血缺陷，需要检测流动状态下血小板栓形成的完整机制。本文提出一种基于剪切依赖动力学表征的新方法，用于评估初级止血早期阶段。作者采用无标记石英晶体微天平（QCM）生物传感器，在共价固定的I型纤维胶原表面实时测量抗凝全血灌注过程中血小板沉积随...
微型机电系统是一类可提供合适灵敏度的生物微机电系统。本文提出一种热-电-机械模型，用于在微尺度检测生物颗粒。该模型通过分析拉入不稳定参数和频率偏移实现识别，控制方程由扩展哈密顿原理推导，并纳入表面层能量、电场边缘修正和材料属性等系统参数的耦合效应。随后，作者用多个案例的实验、解析和数值数据验证了模型及结果的准确性。参数研究表明，生物...
电场（EF）能够激发极化微管（MTs）的振动，从而使其可用于检测微管或细胞的生物物理性质。为支持该类传感器开发，本文基于考虑微管结构细节的分子结构力学模型（MSM），研究交变电场诱导的微管振动模式及相应频率。对横向或轴向电场作用下的 13–3 微管，获得了横向振动、径向呼吸振动和轴向振动模式。同时考察了生理或病理过程中微管蛋白相互作...
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...
本文研究碳纳米管（CNT）基纳米传感器的自由振动与质量检测问题。由于碳纳米管力学性能具有尺寸效应，作者采用非局部梁模型描述携带集中纳米颗粒的纳米传感器弯曲振动，其中尺寸效应由非局部参数表征。针对悬臂式、简支式和双端夹持式纳米传感器，分别推导了纳米颗粒位于自由端或梁中部时的频率方程，并数值求解了三种边界条件下精确共振频率。进一步利用积...
本文报道了一种基于薄膜体声波谐振器（TFBAR）的电声酶生物传感器，用于痕量有机磷农药检测。将乙酰胆碱酯酶（AChE）通过巯基十一烷酸（MUA）自组装和 EDC/NHS 化学固定在 TFBAR 测试通道底部的金（Au）表面。AChE 催化底物 3-吲哚乙酸酯水解，产物经互变异构和缩合生成不溶性靛蓝沉淀并沉积在 Au 表面，使谐振器质...
嗅觉受体负责感知气味分子，是哺乳动物中最大的G蛋白偶联受体（GPCR）家族，在化学信号检测与向脑信号转导中发挥重要作用。目前仅有少数嗅觉受体被功能表征，主要原因是缺乏高灵敏、高效的受体功能检测工具。本文报道一种新型表面声波（SAW）生物传感器，用于高灵敏嗅觉受体功能检测。研究将秀丽隐杆线虫嗅觉受体ODR-10异源表达于人乳腺癌MCF...
微悬臂梁生物传感器近年来被提出作为高灵敏质量检测器，但关于其精度与特异性的研究较少。本文测量了作者悬臂梁系统的重复性与再现性，并提出将第一与第二振动模式的结果相结合以提高测量精度。随后，作者针对肿瘤进展潜在标志物血管生成素-1（Angiopoietin-1, Ang-1）优化了两种生物识别设计：基于受体的 Tie-2/Fc–Ang-...
本文报道了与集成电路兼容的薄膜体声波谐振器（FBAR）技术将生物层厚度剪切模式传感推向远高于传统石英晶体微天平（QCM）的工作频率。作者首次针对 700 MHz 至 1.5 GHz 的 FBAR，系统研究了黏弹性蛋白膜引起的膜共振对线性范围的限制。实验采用两类蛋白多层传感体系：一是链霉亲和素（SA）与生物素化牛血清白蛋白（bt-BS...
本研究同时监测多个基于噬菌体的磁弹性（ME）生物传感器，用于顺序引入测量系统的不同生物病原体的检测。传感器通过在磁弹性谐振器表面固定噬菌体和 1 mg/ml 牛血清白蛋白（BSA，封闭剂）制成。检测系统包括作为对照的参考传感器、特异性识别鼠伤寒沙门氏菌的 E2 噬菌体涂层传感器，以及特异性识别炭疽杆菌孢子的 JRB7 噬菌体涂层传感...