A sample-to-answer electrochemical biosensor system for biomarker detection.
生物标志物检测对疾病诊断和治疗至关重要。传统血样检测依赖中心实验室，导致结果等待时间长、成本增加并影响患者预后。床旁检测平台可快速测量生物标志物、扩展检测地点，并通过集成与自动化减少手工步骤，但许多系统侧重样品检测而非同样重要的样品制备。本文提出一种完全集成且自动化的“样品到答案”电化学生物传感平台，涵盖从采血、样品制备、检测操作到...
A turquoise fluorescence lifetime-based biosensor for quantitative imaging of intracellular calcium.
目前最成功的基因编码钙指示剂（GECI）多采用荧光强度或比率读出。尽管钙依赖的荧光强度变化较大，但强度易受光漂白、样品移动和探针局部浓度变化影响，且 GECI 对生理 pH 变化敏感，因此难以准确定量细胞内钙浓度。本文报道一种基于荧光寿命的传感策略：钙结合诱导的构象变化直接改变循环置换绿松石荧光蛋白（cpTq2）的荧光量子产率和荧光...
Development of Colorimetric Whole-Cell Biosensor for Detection of Heavy Metals in Environment for Public Health.
重金属可致人类多种胎儿疾病，工厂废水中的重金属可污染饮用水、鱼类和农作物。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原子吸收光谱（AAS）常用于分析重金属含量，但需要前处理且昂贵复杂。为克服这些限制，作者开发了三种基于大肠杆菌（E. coli）全细胞生物传感器的金属传感材料。菌株经工程化改造，分别携带含 copA、zntA 和 mer ...
Design of a High-Sensitivity Dimeric G-Quadruplex/Hemin DNAzyme Biosensor for Norovirus Detection.
G-四链体可与血红素结合形成具有过氧化物酶样活性的 DNAzyme，广泛用于生物传感器设计。然而，与天然过氧化物酶相比，G-四链体/血红素 DNAzyme 催化活性较低，限制了其在核酸检测中的灵敏度。本研究通过合理引入二聚 G-四链体结构，开发了一种靶向诺如病毒核酸的高灵敏度比色生物传感器。该策略中，两个各自在茎结构中嵌入 G-四链...
Mathematical Analysis of Reaction-Diffusion Equations Modeling the Michaelis-Menten Kinetics in a Micro-Disk Biosensor.
本研究针对遵循米氏（Michaelis–Menten, MM）动力学的固定化酶体系，建立了微盘生物传感器的数学模型。在稳态条件下，将膜反应模型转化为以过氧化氢（H2O2）与底物（S）的无量纲浓度表示的耦合微分方程，方程包含与酶促反应MM动力学相关的高度非线性反应–扩散项。为计算不同参数变化对底物和过氧化氢无量纲浓度的影响，作者采用人...
Graphene-Based Biosensors with High Sensitivity for Detection of Ovarian Cancer Cells.
卵巢癌是女性生殖系统恶性肿瘤中死亡率最高的疾病，开发能够灵敏、快速检测循环肿瘤细胞（CTC）的方法对早期诊断和转移风险预测具有重要意义。本文首次提出一种基于石墨烯的卵巢癌细胞生物传感器，用于检测卵巢癌细胞。该传感器由细胞池和两个金电极组成，可通过常规芯片制备工艺制备：在 SiO2/Si 衬底上转移 CVD 石墨烯，经光刻和氧等离子刻...
Detection of CpG Methylation in G-Quadruplex Forming Sequences Using G-Quadruplex Ligands.
基因组DNA甲基化参与多种疾病，有望作为疾病甚至症状前诊断的特异性生物标志物，因此需要快速、廉价的检测方法。作者此前发现G-四联体（G4）形成寡核苷酸中的胞嘧啶甲基化会诱导不同G4拓扑结构。本研究基于甲基化与非甲基化G4 DNA的结构差异，开发了一种利用G4配体检测G4形成序列中CpG甲基化的方法。CpG甲基化引起的G4拓扑差异可被...
A Review on Electrochemical Sensors and Biosensors Used in Chlorogenic Acid Electroanalysis.
绿原酸（chlorogenic acid，CGA，5-O-咖啡酰奎尼酸）属于羟基肉桂酸类酚性化合物。流行病学、生物学和生化研究均支持其在人类健康中的有益作用，包括抑制大肠、肝脏和舌部致癌、保护机体免受氧化应激损伤，以及抗炎、抗糖尿病、抗高血压、抗真菌、抗菌和抗病毒活性，且毒性和副作用较低，不易诱导抗菌耐药。由于 CGA 及其在咖啡豆...
Identification and Affinity Determination of Protein-Antibody and Protein-Aptamer Epitopes by Biosensor-Mass Spectrometry Combination.
分子表征诊断或治疗靶标的分析方法近期备受关注。本综述总结了表面等离子共振（SPR）生物传感器与质谱联用，用于鉴定和测定蛋白与抗体及DNA适配体相互作用表位的方法。首先将抗体或DNA适配体固定于SPR芯片，测定蛋白-抗体复合物的结合常数（KD）；随后向芯片加入蛋白水解肽混合物，洗去未结合组分后，洗脱表位肽并用MALDI-MS鉴定。SP...
Evaluation of Olive Oil Quality with Electrochemical Sensors and Biosensors: A Review.
电化学生物传感器、传感器阵列和生物传感器以及化学计量仪器近年来发展迅速，已广泛用于橄榄油的定性与定量评价。橄榄油是富含具有营养和药理活性生物活性化合物的天然食品，其质量不仅关系消费者健康，也关系经销商利益。本综述系统梳理了文献中利用电化学（生物）传感器装置评价橄榄油中生物活性化合物的研究进展，重点讨论不同传感器构建技术、目标分析物、...
Efficient Chemical Surface Modification Protocol on SiO
生物受体固定（生物功能化）是开发高灵敏度标签自由生物传感器时的关键瓶颈。传统方法虽有效但效率不足，常因功能化协议不佳和重复性差而限制性能。本文提出一种基于硅烷化学的 SiO2 光学传感换能器表面修饰协议，采用少见的 3-乙氧基二甲基硅基丙胺（APDMS）构建有序单层并降低非特异性污损。作者通过接触角、X 射线光电子能谱、椭偏仪和荧光...
Evaluation of Polytyramine Film and 6-Mercaptohexanol Self-Assembled Monolayers as the Immobilization Layers for a Capacitive DNA Sensor Chip: A Comparison.
生物传感器的性能与其芯片表面固定层的性质密切相关。本研究以金传感器芯片为基底，分别采用聚酪胺薄膜（polytyramine film, Pty）和6-巯基己醇自组装单分子层（6-mercaptohexanol self-assembled monolayer, MCH-SAM）作为固定层，系统比较其物理、电化学和分析性能。作者利用原...
A Novel Biosensor and Algorithm to Predict Vitamin D Status by Measuring Skin Impedance.
维生素D缺乏或过量均可引发多种疾病，因此需要持续监测；然而，采用非侵入方法准确测量体内血清维生素D水平仍较困难。本研究旨在分析维生素D水平、InBody扫描获得的体成分信息以及健康体检血液参数之间的相关性，确定基于皮肤阻抗的维生素D定量最佳频率，并提出一种基于阻抗的维生素D测量方法。研究评估了受试者的体成分、前臂阻抗和血液维生素D浓...
Colorimetric Detection of Organophosphate Pesticides Based on Acetylcholinesterase and Cysteamine Capped Gold Nanoparticles as Nanozyme.
有机磷化合物（OPs）是一类神经毒性农药，可不可逆地抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）活性位点，导致乙酰胆碱蓄积并引发中毒。本文开发了一种基于半胱胺包覆金纳米颗粒（C-AuNPs）酶模拟能力的比色检测系统，用于有机磷农药的现场监测。检测过程在缓冲液中依次加入 AChE、候选有机磷对氧磷乙酯（PE）、乙酰胆碱氯化物（ACh）、C-AuNPs...
Biosensors as Nano-Analytical Tools for COVID-19 Detection.
本文综述了纳米生物传感器作为 COVID-19 纳米分析工具的最新进展。作者指出，选择性、灵敏且经济的疾病检测技术对疫情早期管理至关重要，纳米技术推动了生物传感器在病毒检测中的发展。文章系统总结了传统诊断方法（胸部 CT、RT-PCR、宏转录组测序和血清学检测）的局限，并重点介绍用于 SARS-CoV-2 检测的纳米生物传感器，包括...
Progress of Wearable and Flexible Electrochemical Biosensors With the Aid of Conductive Nanomaterials.
导电纳米材料因优异的物理、化学和电学性质以及丰富的纳米形貌，在现代化学与生物传感器中受到广泛关注。本文主要综述导电纳米结构材料在可穿戴柔性电化学生物传感器中的当前应用，重点包括电化学免疫传感器和 DNA 生物传感器。碳基材料（碳纳米管 CNT、石墨烯 graphene）、金属纳米材料和导电聚合物等导电纳米材料可提供大有效比表面积、快...
Innovations in
2019年全球记录2.29亿疟疾病例。为开展流行病学监测并对感染疟原虫者实施恰当治疗，快速检测疟原虫感染至关重要，因此疟原虫诊断是疟疾防控中不可或缺的措施。尽管光学显微镜仍是诊断金标准，但其应用主要受限于合格镜检人员不足，这一问题在许多地区尤为突出。本文综述了作为显微镜替代或补充手段的主要诊断方法创新，重点介绍侧流检测系统、电化学免...
Nanowired dual-electrodes surface to monitor cerebral ischemia by current-volt measurements.
凝血因子IX（FIX）水平与脑缺血密切相关，本研究开发了一种基于双电极表面和电流-电压测量的FIX灵敏检测方法。传感区域生长氧化锌（ZnO）纳米线，以增大比表面积并固定更多识别探针。抗FIX RNA适配体作为检测探针，通过胺-醛化学连接固定在传感电极表面；同时利用生物素-链霉亲和素相互作用，在双探针站连接的电极表面高密度固定适配体。...
Design of a methotrexate-controlled chemical dimerization system and its use in bio-electronic devices.
天然进化产生了能选择性识别小分子及其聚合物的多肽，这类选择性相互作用是生物信号与代谢通路的入口。工程化构建此类人工识别入口是合成生物学、生物工程和生物电子学的关键目标。本研究旨在确定开发可作为化学诱导二聚化（CID）系统的人工小分子-蛋白复合物的最优策略。作者以治疗药物甲氨蝶呤（MTX）为控制配体，从多个起始锚定蛋白出发，通过定向进...
Plant-Based Biosensors for Detecting CRISPR-Mediated Genome Engineering.
CRISPR/Cas已成为多种物种基因工程中最可靠的系统，但围绕其可能引发意外DNA改变的风险日益增加，因此开发能够检测并报告生物系统中活性CRISPR/Cas工具存在的系统十分必要。本研究开发了四种实时检测系统，可自发指示植物中用于基因编辑和基因调控的活性CRISPR-Cas工具，包括CRISPR/Cas9核酸酶、碱基编辑、先导编...