本文开发了一种用户友好、便携且低成本的读出系统，用于现场或即时检测（point-of-care）条件下对基于电解质–绝缘体–半导体电容器（EISCAP）的化学传感器和生物传感器进行表征。该系统采用 U 盘大小的商用阻抗分析仪 Sensit Smart，并通过自定义 Python 脚本控制，可在图形界面中选择阻抗谱、电容–电压（C–V...
开发稳健且生物相容的pH传感平台对监测细胞内过程与疾病诊断至关重要。本文报道一种基于硅包覆脂质体纳米颗粒（cerasome，平均粒径138.4 nm）的智能超稳定比率荧光纳米pH传感器。该传感器通过溶胶-凝胶与自组装策略将pH敏感荧光染料pyranine负载于cerasome内部，使其兼具脂质体的生物相容性与二氧化硅壳的稳定性，从而...
在细胞培养研究与生物技术中，精确监测pH对维持细胞健康和保证实验结果可靠至关重要。传统玻璃电极和化学指示剂常存在易碎、需频繁校准以及潜在细胞毒性等局限。本研究提出一种基于细菌视紫红质（bacteriorhodopsin, bR）的新型pH传感器。bR是一种光敏跨膜蛋白，可随pH波动发生构象变化并产生可测量的光电信号。作者将bR基电化...
液晶生物传感器因灵敏度高、成本低、易于读出而在即时检测中受到关注，已用于检测肽、蛋白、脂质、DNA、酶、细菌和哺乳动物细胞等多种生物分子。然而，膜蛋白功能检测极具挑战，因为膜蛋白、脂双层与液晶材料难以集成到同一体系。本研究采用pH响应液晶薄膜生物传感器监测细菌视紫红质（bacteriorhodopsin, bR）的质子泵功能。作者将...
本文提出一种利用硅纳米线作为高灵敏度 pH 传感器 的新方法。该方法基于固定硅纳米线离子敏感场效应晶体管（ISFET）的漏极电流偏置，并将由此产生的漏极电压作为传感信号进行监测。通过精细调节注入电流水平，可根据不同传感需求优化工作条件。该方法非常适合对人体生物流体中生物标志物进行实时、连续测量。为验证该方法，作者采用真实人血清样本模...
本文提出一种用于氢离子浓度（pH）传感的欠叠异质结构电解质生物隧道场效应晶体管（Bio-TFET）。在仿真中，利用衬底-氧化物界面附近的交叠电荷密度（Dit）表征 pH 值，并给出可行制备方案。采用 ATLAS 器件仿真器详细评估所提传感器性能，考察 pH 变化对漏极电流 IDS、阈值电压 VTH、电压灵敏度 SV 和电流灵敏度 S...
本文报道了一种基于MEMS的三维双堆叠塔像素生物传感器10×10阵列，并集成读出电路，用于检测唾液pH离子。每个像素由驱动电极、传感电极和双堆叠塔像素结构组成。通过低抖动低压差线性稳压器和双失调抵消比较器辅助增强灵敏度。该传感器采用MEMS后端CMOS工艺制造，与CMOS前端读出电路兼容，并集成为片上系统。双堆叠塔结构可提高单个像素...
本研究提出基于电双层晶体管（EDLT）且具有时间依赖灵敏度特性的可调pH传感器。EDLT可利用电解质栅介质中的可移动离子调节漏极电流，因此可通过改变测量时间简单调节器件灵敏度。作者制备了由壳聚糖/Ta2O5杂化介电EDLT换能器和SnO2传感膜组成的扩展栅型离子敏感场效应晶体管，用于评估不同缓冲液pH下的传感行为。结果表明，仅通过调...
本文提出一种基于硅纳米线生物传感器的电位法，用于生物过程中谷氨酰胺浓度的实时监测。该方法仅采用一步水解反应，相比文献中常用的两步反应更为简便。硅纳米线场效应晶体管（SiNW FET）表面的 Al2O3 传感层对溶液 pH 具有近能斯特响应，典型灵敏度为 58.4 mV/pH，接近室温能斯特极限 59.1 mV/pH。谷氨酰胺在谷氨酰...
本文报道了一种基于激光诱导双聚合制备的可逆全息水凝胶传感器，用于血清中生理范围（pH 7–9）的连续、可逆比色 pH 检测。该方法利用单脉冲 355 nm 激光在低交联 pH 响应水凝胶中原位引发高交联干涉层聚合，形成无金属纳米颗粒的全息布拉格结构，避免了有毒组分和复杂处理，有利于规模化生产。通过有限差分时间域 Yee 算法模拟水凝...
通过电化学聚合制备了高疏水全氟化聚苯胺薄膜，水接触角约140°，具有低内阻特性。紫外-可见光谱显示极化子带逐渐演化，表明聚合物具有电子导电性。超疏水全氟化聚苯胺同时具备拒水性与电子导电性，使其适合作为离子选择性电极的固体接触，用于原位监测炎症和脓毒性休克早期阶段的pH变化。超疏水性可抑制干扰盐和蛋白质的相互作用，而对质子的敏感性可通...
本文提出一种用于绝对pH传感器的综合解析模型，并给出数值仿真结果，旨在解决氧化层降解（传感界面劣化）对ISFET性能的影响以及如何实现离子活度绝对测量等关键问题。作者基于解析方程并在MATLAB中实现数值实验，重点分析耗尽层宽度随pH的变化，比较SiO2与HfO2两种介电材料。结果表明，传感器耗尽层宽度受pH强烈影响，且HfO2相比...
面向医疗应用的pH传感需要机械稳定、高灵敏度、高重现性且可低成本制造的材料与器件。本文提出一种全喷墨打印pH传感器，其核心是将特殊配方的导电聚合物沉积在柔性基底上的微电极上。该墨水将聚苯胺（PANI）和聚吡咯（PPy）与聚电解质聚苯乙烯磺酸钠（PSS）复合，形成适合喷墨打印（IJP）的水性分散体系。传感器在生理pH区（pH 7–7....
本文报道了一种新型柔性、生物相容的表面声波（SAW）微流控 pH 传感器。该器件以聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）为柔性基底，并在其上沉积氮化铝（AlN）作为压电材料。通过制作叉指换能器（IDT），可在活性区域激发中心频率约 500 MHz 的 Lamb 表面声波（L-SAW）。在两个 IDT 之间构建了采用氧化锌（ZnO）纳米颗粒功能...
基于场效应晶体管（FET）的生物传感器因可无标记电学检测带电生物分子而受到关注。传统输出参数如阈值电压和沟道电流需要笨重仪器和专用读出电路，限制了即时检测（POCT）应用。本研究提出一种简单转换方法，将 FET 生物传感器的表面电位转换为振荡信号输出。由于振荡频率具有读出电路简单紧凑、与神经形态应用兼容等优点，被提议作为 FET 生...
在许多生物系统中，pH 可用于理解细胞动力学，但活细胞培养中 pH 测量受传感器离子特异性、与细胞表面距离及可扩展性限制。商用 pH 传感器因尺寸大且不适合一次性使用，难以整合到小规模细胞培养系统。作者开发了 PHAIR，一种微丝格式 pH 传感器，用于体外人支气管细胞培养中测量 pH。钨微丝作为工作电极，表面形成对 H+ 敏感的氧...
电解质-绝缘体-半导体（EIS）场效应传感器是一类用于生化传感的新型电子芯片，可实现直接电子读出。本综述概述了基于电容性场效应 EIS 结构的化学传感器与生物传感器在研发中的最新进展和当前趋势。电容性 EIS 结构是最简单的场效应器件，本质上是一个对生化反应敏感的电容。文章系统介绍了其基本概念、支撑换能机制的物理化学现象，以及电容性...
经典蛋白以折叠（开）与去折叠（关）状态之间的构象开关方式折叠并发挥功能，这一机制也为生物传感器转导器设计提供了基础。然而，此类转导器的有效工作范围较窄，通常仅限于 C50 上下约 20 倍的配体浓度。此前作者发现某些快速折叠蛋白会以渐进方式失去或获得结构（downhill folding），并推测其可作为构象变阻器，以模拟方式处理输...
体内对多种物理/化学参数的实时传感对疾病早期预测和管理具有重要意义，但多参数针基体内传感器件的制备仍存在传感器间均匀性不足等限制。为此，作者开发了一种基于柔性聚酰亚胺（PI）平台的微尺度生物传感器阵列，通过电沉积构建电化学活性层，用于测量电导率、pH、葡萄糖和乳酸浓度。该阵列可转移至医疗针头表面，实现多参数体内传感；柔性平台使其能够...
本文报道了一种原子薄、量子电容受限的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于无标记检测 pH 变化并测量酶活性。器件以单层二硫化钼（MoS2）为沟道，用室温离子液体（RTIL，DEME-TFSI）替代传统氧化物栅介质，并与重掺杂硅背栅构成双栅结构。通过远程连接 pH 微电极，FET 可在室温下实现 4.4 V/pH 的 pH 灵敏度，...