High-resolution surface plasmon resonance sensors based on a dove prism.
本文报道了一种基于鸽棱镜（dove prism）的波长扫描式表面等离子共振（SPR）生物传感器。BK7 鸽棱镜可将准直光束成像反转，其全内反射角为 72.8°，该角度可激发 SPR，因此同一光学平台既能进行波长扫描式 SPR 生物传感，也可进行 SPR 成像。该构型在各光学元件间采用单轴光路，简化仪器设计而不牺牲分析性能，并集成流体...
Phosphotriesterase: a complementary tool for the selective detection of two organophosphate insecticides: chlorpyrifos and chlorfenvinfos.
本研究展示将基因改造果蝇乙酰胆碱酯酶B394的高灵敏度与磷酸三酯酶PTE水解有机磷化合物的能力相结合，以开发对两种重要有机磷杀虫剂毒死蜱和氯氰菊酯具有选择性的生物传感器。研究通过动力学分析表明，氯氰菊酯是PTE的高亲和底物，但水解速率极低，因而作为竞争性抑制剂阻止PTE水解其他农药，包括毒死蜱。作者将B394和PTE共同包埋于聚乙烯...
Disposable nucleic acid biosensors based on gold nanoparticle probes and lateral flow strip.
本文报道了一种一次性核酸生物传感器（DNAB），可在15 min内低成本、高灵敏地检测核酸样品。该传感器结合金纳米颗粒（Au-NP）的独特光学性质与层析分离的高效性，在侧流试纸条上实现夹心型DNA杂交反应，避免了传统核酸生物传感器中多次孵育、分离和洗涤步骤。检测区和控制区捕获的Au-NP探针产生特征红色条带，无需仪器即可目视检测核酸...
Carbon nanoparticle-enhanced immunoelectrochemical detection for protein tumor marker with cadmium sulfide biotracers.
本研究开发了一种高灵敏度电化学免疫分析系统，用于检测蛋白肿瘤标志物癌胚抗原（CEA）。该系统以碳纳米颗粒（CNP）/聚乙烯亚胺（PEI）修饰的丝网印刷石墨电极（CNP-PEI/SPGE）为基底，并在其表面固定抗CEA抗体（rCEA）。检测采用三明治免疫复合物策略：先由CNP-PEI/SPGE上的rCEA捕获样品中的CEA，再加入经r...
Immobilization of biomolecules onto silica and silica-based surfaces for use in planar array biosensors.
本章介绍将生物识别分子固定到二氧化硅或硅基传感表面的多种方法，用于平面阵列生物传感器。生物识别分子是生物传感器的关键元件，其固定方式直接影响抗原性、结合亲和力和酶活性保留。共价固定方法通常包含三步：首先用合适硅烷或含胺/羧基水凝胶修饰表面，引入特定功能基团；其次通过交联剂的一个反应基团将其共价连接到表面；最后将生物识别分子连接到交联...
Antibody affinity optimization using yeast cell surface display.
许多生物传感器依赖分子识别试剂实现高灵敏、高特异检测，而识别试剂的亲和力与特异性往往决定仪器最终性能。抗体因能高亲和、高特异结合多种抗原，被广泛用作生物传感器识别元件。重组体外抗体展示技术，尤其是酵母细胞表面展示，可在保留其他性质的同时增强特定抗体属性。本章介绍一种基于酵母表面展示的抗体亲和力成熟方案：从杂交瘤细胞分离 VH 和 V...
Biosensor detection systems: engineering stable, high-affinity bioreceptors by yeast surface display.
本文介绍利用酵母表面展示技术对生物传感器中的生物受体进行定向进化，以获得更稳定、更高亲和力的配体结合分子。生物传感器通常由识别配体的生物受体和将结合事件转换为可测信号的换能器组成；其中受体的结合强度、特异性和稳定性直接决定检测灵敏度、重复使用能力和长期储存性能。作者以酿酒酵母 EBY100 和 pCT302/pYD1 展示载体为基础...
Synthesis of a virus electrode for measurement of prostate specific membrane antigen.
噬菌体展示技术虽在生物传感器中应用较少，但可为癌症标志物等分析物提供可定制的识别支架。本章介绍将病毒直接共价固定于电极、实现无试剂实时检测的完整方案。首先利用大库噬菌体展示筛选获得能结合前列腺特异性膜抗原（PSMA）的M13噬菌体；随后以硫辛酸N-羟基琥珀酰亚胺酯（NHS-TE）修饰金电极，使噬菌体表面游离胺与活化酯形成酰胺键，实现...
Methods for the preparation of electrochemical composite biosensors based on gold nanoparticles.
本文系统介绍基于金纳米颗粒（AuNPs）和聚四氟乙烯（Teflon）非导电结合剂构建电化学复合生物传感器的方法。金纳米颗粒可为生物分子提供稳定固定化界面，促进氧化还原蛋白与电极间的直接电子转移，并对H2O2、NADH等电催化过程具有增强作用。将纳米材料掺入复合电极可兼具纳米材料特性与复合电极可再生、可物理掺入多种物质的优点。文中详述...
Electrochemical biosensor technology: application to pesticide detection.
电化学生物传感器因快速、可靠、可小型化，已成为环境分析中重要的检测工具。本章概述电化学生物传感器基本原理，并给出一种基于乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制的电化学检测方案，用于有机磷和氨基甲酸酯农药。传感器以钴酞菁(CoPC)修饰的碳丝网印刷电极(SPCE)为换能器，AChE经牛血清白蛋白(BSA)、戊二醛和Nafion交联固定于工作电极...
Electrochemical DNA biosensors: protocols for intercalator-based detection of hybridization in solution and at the surface.
电化学生物传感器利用两条互补核酸链形成双螺旋的固有特性，通过杂交反应的特异性检测目标 DNA 序列，并有望用于即时检测设备。自 20 世纪 90 年代初以来，该领域取得显著进展，但仍存在诸多挑战。本章面向新进入该领域的研究者，介绍电化学生物传感器的组成，重点讨论基于嵌入剂的 DNA 生物传感器。文中以结构明确的电活性 DNA 嵌入剂...
Biosensors based on cantilevers.
基于微悬臂梁的生物传感器是一种无标记纳米机械传感技术，可将生物分子相互作用转化为悬臂梁的纳米级弯曲，从而直接、高灵敏地检测生物识别事件。利用标准硅微加工技术可低成本、可批量地制备机械性能可控的微悬臂梁，使其在基因组、蛋白质组、环境、食品和临床分析等领域快速发展。本章报道了一种高灵敏硅微悬臂梁传感器的专门设计与制备工艺，并展示其在环境...
Fabrication of enzymatic glucose biosensor based on palladium nanoparticles dispersed onto poly(3,4-ethylenedioxythiophene) nanofibers.
本文报道了一种基于钯纳米颗粒分散于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）纳米纤维的酶促葡萄糖生物传感器的制备与电化学性能。作者采用表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）与离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim][BF4]）组成的软模板体系，在玻璃碳电极上电沉积形成PEDOT纳米纤维；随后依次电沉积钯纳米颗粒（Pd NPs...
Direct detection of carcinoembryonic antigen autoantibodies in clinical human serum samples using a surface plasmon resonance sensor.
检测人血清中的生物标志物对癌症诊断具有重要意义。本研究建立了一种表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于直接检测人血清样本中不同水平的自身抗体标志物。癌胚抗原（CEA）是存在于人血清中的肿瘤相关抗原，结肠癌和卵巢癌患者体内CEA水平升高，可诱导相应抗CEA自身抗体水平升高；检测该自身抗体升高有望用于癌症诊断。作者利用SPR传感器直接...
Glutamate sensing with enzyme-modified floating-gate field effect transistors.
神经递质释放是大脑化学信使的关键，快速、灵敏且原位检测单细胞神经递质释放对研究生理或病理条件下的突触传递至关重要。由于突触传递中释放的分子数量有限且释放后扩散与再摄取迅速，谷氨酸等神经递质检测仍具挑战。微电子生物传感器的发展使多种分析物的高灵敏、高选择性快速检测成为可能，其中酶修饰场效应晶体管（ENFET）因响应快、尺寸小且可在同一...
Biofuel cell and phenolic biosensor based on acid-resistant laccase-glutaraldehyde functionalized chitosan-multiwalled carbon nanotubes nanocomposite film.
为固定 Trametes versicolor 漆酶（Lac）并在酸性水溶液中保持高活性，作者用戊二醛（GA）化学修饰壳聚糖（CS）制备 GA 功能化壳聚糖（GAfCS），再与 Lac 反应形成 Lac–GAfCS 复合膜，两步法使膜在弱酸性溶液中稳定，并经石英晶体微天平（QCM）和耐久性测试证实。Lac–GAfCS–多壁碳纳米管（...
CCD based fiber-optic spectrometer detection.
生物技术与生物传感研究需要高灵敏度且低成本的检测工具。荧光检测因操作简便、成本低、灵敏度高，被广泛用于酶、抗体和核酸等生物活性分子的传感。本章介绍基于电荷耦合器件（CCD）的光纤光谱仪在光纤荧光传感器中的应用。作者以光纤免疫传感器为例，说明如何组装 405 nm 激光激发与荧光收集光路，制备经氢氟酸蚀刻的石英光纤探针，并用氨基硅烷和...
Integrating waveguide biosensor.
集成波导生物传感器（IWB）用于快速、高灵敏地检测细菌细胞、芽孢和毒素。本文以沙门氏菌为模型，采用夹心免疫分析：分析物先被免疫捕获在毛细管波导内表面，随后由荧光染料标记的检测抗体识别。波导以90°角接受激发光照射，表面荧光标记的发射光被高效收集并沿波导传输至末端检测器，同时激发光背景被显著抑制。系统采用Cy5荧光染料、635 nm二...
Photodiode array on-chip biosensor for the detection of E. coli O157:H7 pathogenic bacteria.
本文报道了一种基于光电二极管阵列（PDA）微芯片的片上生物传感器，用于检测致病性大肠杆菌O157:H7。该PDA微芯片由12×12个光电二极管检测单元组成，既作为蛋白固定化样品平台，又作为光电换能器。检测时，先在PDA表面依次用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）、戊二醛和抗E. coli O157:H7抗体进行修饰，再捕获样品中...
Label-free detection with the resonant mirror biosensor.
本章系统介绍共振镜（resonant mirror, RM）生物传感器的原理、仪器、表面固定化化学、动力学测量及典型应用。RM 是基于漏波导的光学生物传感器，由高折射率棱镜、低折射率间隔层和单模波导层构成，利用倏逝场探测传感表面折射率变化。当溶液中的分析物与固定在波导表面的生物特异性配体结合时，表面质量与局部折射率改变，使共振角或共...