本文报道了一种基于阻抗技术的无标记电化学适配体传感器，用于检测凝血酶。该传感器以单壁碳纳米管（SWCNT）修饰的丝网印刷碳电极（SPCE）为传感平台，利用凝血酶结合适配体（TBA）作为识别探针。TBA通过π–π相互作用固定于SWCNT表面；当存在凝血酶时，TBA与目标凝血酶结合，导致SWCNT表面TBA量减少，且脱离程度受凝血酶浓度...
本文提出一种基于智能手机的细菌菌落表型分析仪器，利用反射式弹性光散射（ELS）图案及其分辨能力实现细菌识别。该反射式装置能够获取生长在高不透明培养基上以及光学致密菌落的 ELS 图案。仪器以智能手机作为控制与成像界面，并采用 532 nm 二极管激光作为核心光学部件，因而具有成本低、便携性强的特点。当相干准直激光照射细菌菌落时，菌落...
绝缘体上硅（SOI）纳米线/纳米带场效应晶体管（FET）生物传感器是实时、无标记、高灵敏检测多种生物颗粒的电子检测平台。在样品分析物浓度较低时，目标颗粒向传感元件的扩散输运是检测的主要限制之一。介电泳（DEP）操控生物颗粒是克服该限制的有效技术。本研究采用 TCAD 器件模拟，分析嵌入 DEP 电极的 SOI-FET 传感器中电场梯...
本文提出一种面向生物传感器应用的寄存器传输级（RTL）可综合卷积神经网络（CNN）架构。作者指出，基于 DNA 识别的生物传感器疾病检测具有现实需求，而传统人工智能生物传感器存在标注数据需求大、灵活性差、特征提取依赖逻辑与累加等局限。为此，论文设计了一种可配置、技术无关的 RTL CNN 硬件结构，采用并行乘累加（MAC）运算减少算...
生物颗粒检测在电泳、生物质来源识别、食品与水质安全等领域具有重要意义，需要能够描述生物颗粒电磁特性的可靠模型。本文针对大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的功能活动，分别采用分层椭球和分层球两种几何模型，基于Maxwell–Wagner界面极化理论和Maxwell–Garnett混合理论，对细胞培养液的有效...
腺苷三磷酸（ATP）在多种生物过程中发挥重要作用，其水平常被用于研究和评估生物体的生理状态。基于适配体的生物传感器因机制灵活、灵敏度高且生物相容性好而被广泛用于ATP检测，但现有ATP适配体难以有效区分ATP与二磷酸腺苷（ADP）和单磷酸腺苷（AMP）。本研究通过磁珠法SELEX筛选出一种ATP特异性适配体，并结合氧化石墨烯（GO）...
含比色纳米颗粒的水凝胶已用于离子传感、葡萄糖检测和微生物代谢物分析。水凝胶的高持水形式与纳米颗粒的灵敏颜色变化可实现目标物质的快速检测，但纳米颗粒分散性差以及纳米颗粒-水凝胶复合物的力学强度不足限制了其应用。本研究展示了一种含均质合成聚苯胺纳米颗粒（PAni-NPs）的毫升级琼脂糖水凝胶复合物，称为 PAni-NP-水凝胶复合物（P...
Biosensors have potentially revolutionized the biomedical field. Their portability, cost-effectiveness, and ease of operation have made the market for these biosensors...
金黄色葡萄球菌（S. aureus）可在数小时内增殖至致病水平，因此及时检测至关重要。本文制备了一种简单、灵敏的DNA四面体（Td）荧光信号放大器，用于S. aureus的三明治荧光检测。蓝色碳量子点（bCDs）修饰在Td顶点，Td上的适配体用于准确识别并将放大器“吸附”到S. aureus表面。原子力显微镜（AFM）证实该信号放大...
类器官可模拟天然组织的细胞组成，结肠类器官是研究肠道再生的良好模型，但其再生过程还受细胞外基质、细胞间相互作用和环境因素影响。为在三维类器官中精确施加局部损伤并观察细胞反应，作者建立了多光子成像与飞秒激光细胞纳米手术相结合的结肠类器官损伤模型。利用慢病毒转导的 mCherry-H2A 核荧光标记和 7TGP-EGFP Wnt 荧光报...
心力衰竭和心律失常的关键治疗靶点是肌浆网（SR）ryanodine受体2（RyR2）钙释放通道的病理性钙泄漏。作者此前通过监测RyR2与钙调蛋白（CaM）或生物传感器肽DPc10的结合，检测成人心肌细胞中病理性泄漏RyR2。本研究检验这些互补结合测量能否作为高通量筛选（HTS）方法，发现靶向泄漏RyR2的小分子。利用FRET，在模拟...
随着硫醇成本较高，多聚腺嘌呤（poly-A）DNA 功能化金纳米颗粒受到关注。冷冻是一种将 poly-A DNA 固定到金纳米颗粒上的有效方法，但其机制尚不清楚。本文通过实验提供了相关认识：（1）DNA 负载密度与 poly-A 链长基本无关；（2）DNA 在金纳米颗粒表面密集堆积，生物界面具有特殊稳定性，不符合已有“包裹”模型；（...
β-分泌酶1（BACE1）催化淀粉样前体蛋白裂解生成淀粉样β肽的限速步骤，是阿尔茨海默病（AD）病理的关键酶。近期研究表明，血液和脑脊液（CSF）中BACE1水平与AD病理生理相关。本研究报道了一种一步法合成的还原氧化石墨烯（rGO），经碳二亚胺化学活化后与BACE1抗体（Ab）偶联，并固定在氟掺杂氧化锡（FTO）电极上，用于快速检...
DNA四链体是由四条链组成的核酸构象，在人类基因组中广泛存在，并受到越来越多的工程化关注。本文综述了天然DNA四链体与人工DNA纳米结构在生物传感器构建中的交织应用，重点阐述其作为识别探针、信号探针、信号放大器和支撑平台的具体作用。作者利用Watson–Crick碱基配对的程序化以及DNA与其他分子的偶联方法，介绍了自20世纪80年...
多发性硬化（MS）是一种累及中枢神经系统的慢性脱髓鞘疾病，可导致进行性和永久性功能障碍，给患者带来显著身心负担。MS 治疗的每次进展都标志着神经学研究的重要进步。水凝胶具有高含水量、高可膨胀性和生物相容性，可作为支架改善体外 MS 相关细胞增殖，并促进体内治疗药物向细胞递送。水凝胶还可用作生物传感器检测 MS 相关蛋白。近期研究已将...
新冠疫情凸显了快速、低成本且高灵敏病毒检测平台的需求。电化学传感器有望满足该需求，但在早期检测和低病毒载量下仍需提高信号幅度。本文对一种用于单病毒颗粒计数的新型生物传感器概念进行有限元分析。该设计将氧化还原循环放大的电化学电流与电泳驱动的电极-颗粒碰撞相结合，以实现快速病毒检测。研究考察了扫描速率、收集极偏置及几何因素等实验与结构参...
尽管多种具有类酶活性的纳米材料已被用于生物分子检测，但基于聚合物材料构建高灵敏度生物标志物检测器仍具挑战。本文报道了一种基于π-共轭铜酞菁共轭聚合物纳米颗粒（Cu-PcCP NPs）的比色传感器，用于多种生物标志物检测。Cu-PcCP NPs 通过微波辅助聚合苯-1,2,4,5-四腈与 CuCl2 制备，并经系统结构表征。其 π-共...
体内生物传感器可用于代谢物检测和代谢网络调控，是合成生物学与代谢工程的重要工具，但现有传感器数量和性能仍不足。本研究以枯草芽孢杆菌甘氨酸核糖开关为基础，构建甘氨酸核糖开关文库，并结合荧光激活细胞分选（FACS）和 tetA 双遗传选择，在大肠杆菌中筛选出合成甘氨酸-OFF 核糖开关 glyOFF6 和检测范围扩大的合成甘氨酸-ON ...
为充分发挥5G基础设施在医疗中的应用潜力，将生物传感器与无线标签天线简单集成具有重要意义。本文提出一种新型葡萄糖-电阻转换机制，用于构建简单、无芯片、无电池的无线生物传感器。该传感器基于近场通信（NFC）标签天线实现：将天线的一部分替换为由银纳米颗粒（AgNPs）氧化得到的高阻氯化银（AgCl）层，作为阴极转换层；生物阳极由金纳米颗...
生物传感器可用于监测和成像生物事件与分子。在体内敏感检测不同生物分子能够实时反映生理状态变化，对疾病诊断和治疗具有重要意义。细胞内分子浓度变化可指示疾病的发生与发展。然而，现有检测方法如Western blot检测胞内蛋白、PCR技术定量胞内RNA和DNA，通常需要细胞裂解，过程复杂且耗时。荧光生物成像能够原位监测活细胞中的分子。通...