硅纳米线场效应晶体管（SiNWFET）在高离子强度条件下检测低浓度蛋白质时，常因德拜屏蔽效应导致信号减弱，限制其诊断应用。本研究首次将适配体信号放大器整合到以抗原结合片段（Fab）为识别受体的 SiNWFET 免疫传感器中，以提高检测限。作者分别在经 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）/戊二醛（GA）或聚乙二醇（PEG）混合自组...
基因工程噬菌体是开发高功能生物传感器的有前景策略，但其构型自由度大、实验不确定性和成本高。本文报道一种基于基因工程 M13 噬菌体的快速响应光学比色电子鼻，用于高选择性检测气相爆炸性挥发性有机化合物（VOCs）。噬菌体 pVIII 衣壳蛋白表面展示经计算筛选的三肽序列，使其在可见光区与 VOCs 发生最优相互作用。作者利用经验计算构...
DNAzyme（脱氧核酶）是一类具有催化功能的合成单链核酸，可催化特定化学反应，并可在结合靶标后被激活，因而既能作为分子识别元件，也可用于信号产生。其稳定性好、合成成本较低，适合构建生物传感器。本文重点综述两类在概念验证传感系统中尤为有效的DNAzyme：RNA切割DNAzyme（RCD）和过氧化物酶模拟DNAzyme（PMD）。R...
金属有机凝胶（MOG）具有胶体稳定性高、发光性能优异和合成简便等特点。本文首次开发了一种基于主客体相互作用和MOG、具有聚集诱导电化学发光（ECL）增强的生物传感器，用于M.SssI甲基转移酶（M.SssI MTase）检测。该传感器以Ag-MOG为发光体、过硫酸钾（K2S2O8）为共反应物，银纳米簇聚集形成Ag-MOG可显著增强E...
准确、灵敏且快速的核酸检测对于及时实施治疗措施和控制疾病传播具有重要意义。本文开发了一种新型便携式生物传感器平台，将熵驱动扩增策略整合到侧流层析（LFA）试纸条中，用于高灵敏、高特异地检测核酸。研究发现，引入熵驱动扩增策略可在LFA试纸条检测线上产生明亮荧光，从而提高目标核酸检测灵敏度。所构建的LFA生物传感器对目标DNA和H1N1...
距离型检测具有定量读出、低成本、易操作和可集成于便携分析装置等优点，对即时检测（POCT）具有重要意义。本文提出一种基于毛细管中毛细力改变的视觉定量距离型生物传感器。该传感器将目标分子引起的毛细管内壁润湿性变化转换为毛细上升高度信号。毛细管内壁接枝疏水DNA，目标miRNA-21与辅助DNA杂交后打开其颈环结构，形成可被Nb·Bbv...
本文综述了用于上肢假肢手势意图获取的多种生物传感方法，重点分析肌电假肢控制任务中高质量生物信号采集的重要性。作者将常用侵入式与非侵入式脑-机、肌-机接口分为侵入式、非侵入式和多模态融合三类，并逐一介绍其工作原理、优势与局限。侵入式方法包括植入式肌电图（iEMG）、皮层脑电图（ECoG）和神经电图（ENG），可直接获取局部肌肉、皮层或...
人工酶若能调控其模拟天然体系的酶促活性，将是催化应用中的挑战。本文报道了通过在酶基质中原位生成铜纳米颗粒来构建人工铜金属酶。采用不同酶作为蛋白支架，酶的结构差异尤其影响纳米颗粒尺寸及其周围微环境的控制。结果表明，这些铜纳米酶的氧化酶样催化活性可被用作支架的酶理性调控，其中纳米颗粒尺寸及其微环境起关键作用。因此，这些纳米铜杂化材料能够...
单生物分子检测涵盖核酸、蛋白、病毒和细菌等目标，在生物学、环境、食品与农业、公共卫生和医学中至关重要。随着对这些生物分子功能及其对公共健康、环境污染和食品安全影响的认识不断深入，迫切需要先进检测技术实现早期、高灵敏检测。本文是一篇批判性综述，系统回顾并总结了一系列具有潜在单拷贝灵敏度的“数字”生物分子检测研究，重点讨论实现“数字”检...
本文基于三维（3D）DNA行走器和催化发夹组装（CHA）反应策略，开发了一种酶介导的通用荧光生物传感器模板，用于病原体的快速检测。在细菌识别步骤中，细菌与双链复合物之间的链置换反应释放行走链；行走链触发DNA行走器产生酶片段，并以金纳米颗粒（AuNPs）为轨道，提供优异的DNA配体锚定区域。在CHA步骤中，酶片段诱导CHA循环产生荧...
随着DNA纳米技术的发展，DNA walker可沿特定轨道连续运动并执行多种功能。本文构建了一种基于DNA walker和DNA纳米花的双重信号放大电化学生物传感器，用于高灵敏检测金黄色葡萄球菌（S. aureus）。金电极表面修饰两组双链DNA：aptamer/W和AS/RP。S. aureus与适配体结合后，长双链解离并释放DN...
液体弹丸因具有隔离环境和机械稳健性而受到关注，但传统液体弹丸缺乏可靠加热机制，限制了其在许多潜在应用中的使用。本文报道了基于氧化铁（Fe3O4）纳米立方体包覆的液体弹丸（iNLMs）的开发。该体系可在交变磁场（AMF）作用下实现均匀加热，最高温度可达86 °C。通过调节AMF功率，iNLMs可按可控模式加热至所需温度，并基于其独特磁...
病毒感染给医疗体系和全球经济带来沉重负担，准确诊断是有效治疗与控制的关键。生物传感器已作为可及且准确的检测手段用于多种重要病毒，但多数基于无细胞物理或化学相互作用；活体微生物在病毒检测中潜力尚未充分开发。基于细胞的生物传感器因通用性和经济性受到重视，然而酵母平台用于病毒诊断仍局限于间接抗体识别。本文提出一种在酿酒酵母中检测病毒的新策...
表面等离子共振（SPR）生物传感器是研究生物分子相互作用、测定特异性、亲和力和动力学参数的有力分析工具。激发表面等离激元的方法包括棱镜耦合、光纤耦合、光栅耦合和纳米颗粒等，而提高灵敏度是该类传感器发展的关键挑战。石墨烯因其独特的电子、光学和界面性质，已被理论和实验证明可增强SPR响应。本文综述了石墨烯基SPR生物传感器的最新进展，系...
智能纳米器件的自下而上设计在很大程度上取决于能否用预测方法准确功能化设计每个固有纳米组分。本文报道了一种理性设计的自组装纳米芯片，可通过预选结合位点捕获目标蛋白。传感元件为计算进化肽，靶向 β2-微球蛋白（β2m）表面任意选择的结合位点；β2m 是缺乏明确口袋的球形蛋白。纳米图案表面通过基于原子力显微镜（AFM）的针尖力驱动纳米光刻...
本文设计并模拟了一种石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器，用于检测细菌感染生物标志物甲硫醇（methanethiol, CH3SH）。由于石墨烯是零带隙半金属，作者采用两种带隙工程方法将其转变为半导体沟道材料：一是在石墨烯晶格中共掺杂受主与施主杂质（如 B-N、Al-P、Ga-As），二是在石墨烯表面吸附过渡金属（TM，如 Pd...
细菌污染的快速传播及其对人类健康的风险，凸显了需要替代传统耗时实验室细菌检测技术的分析方法。为满足这一需求，基于等温DNA扩增方法的生物传感器应运而生，它们无需热循环，从而便于集成到小型低成本器件中用于原位监测。本综述聚焦于基于等温扩增方法检测食品安全与环境监测领域细菌的生物传感器突破。描述了基于环介导等温扩增（LAMP）、滚环扩增...
葡萄糖是生理和工业中最重要的物质之一。当前食品与生物技术实践强调其在线连续监测与调节，因而需要能够快速检测并纠正偏离目标葡萄糖浓度的系统。本文展示了一种由原位光纤葡萄糖传感器实现的反馈调节葡萄糖浓度方法。传感器敏感层由氧依赖性钌配合物和预固定葡萄糖氧化酶组成，二者均包埋于有机-无机聚合物ORMOCER中。将传感器置于5 L实验室生物...
长发射波长的比率型指示剂在现代生物成像与生命科学中具有重要价值。本文利用稳态吸收、二维荧光、飞秒瞬态吸收光谱及量子化学/分子动力学计算，阐明了独立红色荧光蛋白（RFP）钙离子生物传感器REX-GECO1的工作机制。在480 nm激发下，未结合Ca2+的REX-GECO1生色团易被捕获于激发态暗态，荧光较弱；Ca2+结合后，钙调蛋白（...
钙是生物体内含量丰富且不可或缺的元素，参与神经、骨骼和肌肉功能并维持神经肌肉兴奋性，但钙含量超标可能损害人体器官。为评价钙离子（Ca2+）水平，作者开发了一种基于非特异性 DNAzyme 的电化学生物传感器（FET/SWNTs/Cazyme），将场效应晶体管（FET）与单壁碳纳米管（SWNTs）的优势相结合，具有使用简便、灵敏度高和...