本综述系统总结了纳米硅及其复合材料在生物传感与化学传感中的应用现状、优势与未来方向。文章介绍了多孔硅（PSi）、硅纳米线（SiNWs）和硅纳米柱（SiNPs）等纳米硅形态，以及金属辅助化学蚀刻（MACE）、电化学蚀刻、反应离子刻蚀（RIE）等制备工艺；讨论了硅烷化、氨基硅烷化、直接固定、酶/肽处理、磷脂双分子层和NHS/EDC交联等...
细胞内pH和氧化还原状态对多种生物学过程至关重要，并部分决定细胞行为。本研究开发了一种遗传编码双功能荧光探针pHaROS，用于在活细胞中同时实时检测氧化还原电位和pH的动态变化。pHaROS由拟南芥黄素单核苷酸结合荧光蛋白iLOV和mKATE变体mBeRFP融合而成。在酿酒酵母中，作者证实H2O2处理可提高细胞整体氧化还原电位，并伴...
沉积物膨胀与缺氧水体沉积物中黑水团的发生密切相关。实时监测沉积物膨胀通常费时且技术困难，尤其在动态环境中需要记录沉积物高度随时间的变化。本研究开发了一种垂直分布多阳极沉积物微生物燃料电池（SMFC）生物传感器，用于监测沉积物高度变化。基于SMFC原理，当阳极埋入沉积物时，系统输出电压升高。结果表明，阳极埋入沉积物后，传感器输出电压可...
为在痕量样品中同时分析多种分析物，本文开发了一种基于单通道表面等离子共振（SPR）生物传感器的简便方法，仅需一次进样即可同时检测牛奶和血清中的庆大霉素（GEN）和三聚氰胺（MEL）。该方法基于免疫夹心/免疫抑制格式，选用小鼠抗GEN抗体（AbGEN）和兔抗MEL抗体（AbMEL）作为识别抗体，并分别用抗小鼠二抗（AbM）和抗兔二抗（...
高岭石黏土纳米管（HNTs）是一种天然丰富、生物相容性良好的铝硅酸盐材料，其管腔结构可包载约10%–20%的药物，因而对控释给药、组织工程和再生医学等临床应用具有吸引力。本文综述了HNTs作为临床可行方法的应用，重点讨论其在预防、诊断和治疗制剂开发中的潜力，并特别关注这些纳米管的生物安全性。HNTs可用于药物、生物药物、伤口愈合、骨...
重金属胁迫不可避免地造成植物不可见或可见损伤，带来显著经济损失，因此亟需及时监测植物在重金属胁迫下的损伤。本研究以植物细胞表面玻连蛋白样蛋白（vitronectin-like protein, VN）作为监测植物损伤的重要生物标志物，构建了一种活植物细胞基生物传感器，用于监测镉离子[Cd(II)]或铅离子[Pb(II)]诱导的植物细...
人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）衣壳是宿主蛋白和小分子结合的界面，参与病毒生活周期的多个步骤，但目前尚缺乏利用组装衣壳晶格定量测量宿主—病原体相互作用动力学的方法。本文开发了一种单分子荧光生物传感器，以自组装HIV-1衣壳蛋白（CA）管作为生物识别元件，并在微流控装置中利用全内反射荧光显微镜（TIRF）对衣壳结合物进行成像。该传感...
电化学发光（ECL）纳米材料通常紧密沉积在电极表面，导致反应物传质受限并降低ECL效率。本文开发了一种新型发光纳米材料——C-Au-鲁米诺纳米球（C-Au-Lum NSs），通过在多孔碳纳米球（PCNSs）的纳米孔内以鲁米诺（Lum）原位还原氯金酸，使大量Au-Lum纳米粒子高分散地负载于PCNS孔道和空腔中。该结构显著提高了发光体...
单原子催化剂因高催化活性、良好稳定性、优异选择性和100%原子利用率而备受关注。Fe-N-C单原子催化剂具有原子分散的金属活性位点，可模拟氧化酶，将O2激活为超氧自由基O2•−。本文探索了Fe-N-C单原子催化剂作为氧化酶样纳米酶的性能，并将其应用于生物传感领域。基于巯基分子对纳米酶活性的抑制作用，构建了Fe-N-C单原子纳米酶比色...
大麻被列为美国《1970年受管制物质法》第一类物质。随着更多州和国家寻求合法化，识别大麻影响下驾驶（DUI）人员的需求增加。目前尚无路边 DUI 检测可判定大麻致醉，因此检测大麻中主要且最受关注的精神活性成分四氢大麻酚（THC）具有重要意义。唾液 THC 水平与血液 THC 水平相关，可作为快速 THC 检测的非侵入性介质。本文利用...
本文提出一种低损耗螺旋晶格光子晶体光纤（PCF）表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测糖、蛋白质、DNA、mRNA等生物分子以及血清、尿液等生化样品。传感器在PCF外表面采用金（Au）等离子体材料以高效激发SPR，并在金层与石英光纤之间引入薄二氧化钛（TiO2）层，以增强金层粘附并改善SPR激发与灵敏度。作者采用基于有限元方法...
目前，分析循环肿瘤DNA（ctDNA）——血液中循环游离DNA（cfDNA）中极小的一部分——被视为传统单点肿瘤组织活检的有前景替代手段，可用于评估肿瘤负荷，并更全面地反映癌症遗传/表观遗传景观随时间和空间的变化。ctDNA及其特征性标志物（肿瘤特异性突变、染色体异常、微卫星改变和表观遗传改变）的测定，是用于早期诊断、随访、治疗反应...
红细胞聚集（RBC aggregation）受红细胞压积、膜变形性和血浆蛋白等因素影响，其中红细胞压积影响显著。因此，在测量红细胞聚集时需要同步监测红细胞压积或血液黏度/压力。本研究提出一种基于微流控装置顺序测量血液压力和红细胞聚集的方法，通过空气压缩注射器（ACS）控制样品注入，并量化血流速度和显微图像强度。微流控装置由压力通道（...
本文首次报道了基于印刷电路板（PCB）的无标记电化学细菌检测方法。所构建的免疫传感器采用在标准 PCB 制造设施中设计和制作的 PCB 传感平台，利用商业制备的镀金 PCB 电极作为工作、对电极和伪参比电极。检测时，将特异性抗变异链球菌抗体经巯基化后直接固定在 PCB 传感表面，使目标细菌无需裂解、培养或标记即可被捕获。随后通过电化...
基于导电纳米材料的场效应晶体管（FET）生物传感器在气相中保持稳定、可重复响应仍具挑战。本研究开发了一种纳米盘（ND）功能化生物电子鼻（NBN），基于镍（Ni）修饰羧基化聚吡咯纳米颗粒（cPPyNP）FET，可同时检测液相和气相腐胺（cadaverine, CV）。作者利用大肠杆菌系统表达特异性结合 CV 的斑马鱼痕量胺相关受体 1...
细菌对β-内酰胺类抗生素的耐药性持续上升，超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）可水解第三代及以上头孢菌素。表型检测底物可在培养患者样本后快速识别耐药表型，辅助抗生素管理。为增强表型检测手段，作者设计了一种ESBL检测底物Cep-glucose，其在β-内酰胺酶水解后释放葡萄糖分子。由于葡萄糖检测手段成熟，该底物可在临床实验室常见的三种模...
髓系肿瘤综合征（MDS）是一组异质性血液系统恶性肿瘤，约30%可进展为急性髓系白血病（AML），其发生发展与蛋白翻译后修饰异常和蛋白表达水平改变密切相关。本文提出一种基于蛋白微阵列与表面等离子共振（SPR）生物传感器的新型相互作用组诊断方法，用于无标记、实时监测血浆蛋白与固定蛋白之间的相互作用。与检测单一生物标志物的传统方法不同，该...
循环血液中肿瘤标志物的可靠定量分析对癌症早筛、治疗监测和预后预测至关重要。本文报道了一种结合表面增强拉曼光谱（SERS）与表面分子印迹聚合物（SMIP）技术的新型生物传感器，用于定量检测与多种常见癌症相关的癌胚抗原（CEA）。SMIP 可在 SERS 基底表面形成高亲和、稳定的特异识别位点，提高捕获能力。该传感器集成两层核壳纳米粒子...
本文提出一种组合量热气体与孢子基生物传感器阵列，用于在线监测和无菌灌装设备中气态过氧化氢灭菌效果评估。量热传感器由两个铂蛇形电阻温度检测器组成，一个用惰性聚合物钝化作参考，另一个沉积MnO2催化H2O2分解，产生放热温升，温差与H2O2浓度定量相关，可在工业条件下2 s内测量0–7.6% v/v气态H2O2。孢子传感器采用叉指电极，...
作者报道了一种基于互指波纹型微电极阵列（IDWμE）的无标记电化学阻抗免疫传感器，用于直接检测人血清中的IgM型类风湿因子（IgM-RF）。IDWμE以硫辛酸（TA）自组装单分子层（SAM）功能化，用于抗原固定。通过原子力显微镜、能量色散X射线光谱和X射线光电子能谱表征SAM修饰电极，并通过原子力显微镜、循环伏安法和电化学阻抗谱表征...