除已报道的聚集诱导电化学发光（AI-ECL）能量转移增强机制外，本文基于六边形四苯乙烯微晶（TPE MCs）在水溶液中表现出极强电化学发光（ECL）的现象，首次提出限制分子内运动驱动 ECL（RIM-ECL）增强策略。与分子隔离态 TPE 的微弱 ECL 相比，聚集态 TPE MCs 因分子内运动受限而显著增强 ECL。受 TPE ...
潜伏结核感染（LTBI）估计存在于全球近四分之一人口中，其中约10%的免疫正常感染者会进展为活动性结核。现有诊断方法无法明确识别LTBI，也不能提供再激活风险信息，构成重大未满足诊断需求。本文提出一种机器学习驱动的LTBI诊断方法，利用高通量多重细胞因子检测技术与生物信息学，揭示用于LTBI诊断和风险分层的多标志物签名。该方法通过个...
硅纳米线（SiNW）与互补金属氧化物半导体（CMOS）集成可推进芯片实验室（LOC）技术，实现读出电路集成、选择性检测和多路检测。本文提出一种可扩展像素型生物传感器，利用全耗尽绝缘体上硅（FDSOI）技术将 SiNW 与 CMOS 单片集成，并采用 CMOS 兼容侧壁转移光刻（STL）进行晶圆级制造。每个 60 nm 宽 SiNW ...
细菌粘附于植入医疗器械可引发皮肤、肺或血液等侵袭性感染。在口腔医学中，戈登链球菌（Streptococcus gordonii, S. gordonii）是早期口腔定植菌，参与牙菌斑形成，并可能与感染性心内膜炎有关。为处理口腔生物膜，抗菌漱口水被广泛使用，但生物材料—细菌初始相互作用及抗菌处理的影响仍不清楚。本研究采用带耗散监测的石...
法拉第电化学阻抗谱（faradaic EIS）是生物传感器的一种有吸引力的测量原理，但此前尚无基于直接电子传递（DET）型氧化还原酶的法拉第 EIS 传感器报道。本研究构建了第三代法拉第酶 EIS 传感器，采用 DET 型黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）依赖葡萄糖脱氢酶（GDH）复合物，以阐明其特性并探索其作为未来免疫传感器平台的潜力。...
RNA 的功能受多种细胞内机制严格调控，但探测活细胞中内源 RNA 的复杂动态仍具挑战。本研究设计了一种 DNA 转换器（DNA transformer），用于可视化活人细胞中内源 mRNA 的丰度、分布和迁移性。可变形四面体 DNA（T-TED）探针具有柔性铰链结构，可在与目标 mRNA 结合后由二维构象转变为三维四面体。结合 F...
外泌体被认为能够携带肿瘤特异性信息，包括mRNA、microRNA和蛋白质，并将其传递至远端细胞，从而促进继发转移。因此，开发一种灵敏且特异的外泌体检测平台对于肿瘤诊断具有重要意义。本文报道了一种基于表面等离子共振（SPR）生物传感器的简单方法，用于实时、无标记地检测临床相关外泌体。该方法在检测BT474乳腺癌细胞来源外泌体方面表现...
所有生物传感平台都依赖两个核心：对特定分析物的特异性生化识别，以及将该识别事件转换为可检测信号。现有多数技术使用被动结合蛋白，需要洗涤步骤、专用试剂和昂贵仪器。为克服这些限制，蛋白质工程策略被用于开发新型蛋白开关/执行器，其可在小分子结合后改变活性状态。合成蛋白开关通常通过域插入将编码传感蛋白的基因与编码执行蛋白的基因融合，使信号分...
本文报道一种高灵敏、高选择性纳米生物传感器，用于在葡萄糖、多巴胺、尿酸等干扰物存在下快速、稳定、可重复检测抗坏血酸（AA）。该传感器采用氮掺杂功能化石墨烯（NFG）、银纳米颗粒（AgNPs）和纳米结构聚苯胺（PANI）的三层三明治结构，修饰于低成本氟掺杂氧化锡（FTOE）电极上。NFG-PANI 提供高导电性，AgNPs 提供优异电...
基于稳健蛋白支架的组合文库现已能高效生成可结合任意预定靶蛋白的人工蛋白。αRep 是一类基于 α-螺旋索蛋白重复支架的人工蛋白家族，其筛选出的特异性结合蛋白聚集倾向低，为多结构域构建中的生物传感器设计提供了新的蛋白质工程机会。本文探索了两种基于 αRep 结构的人工双域蛋白的性质，并利用生物物理方法详细表征其结构与功能。结果表明，两...
本研究以三种不同烷基链长的咪唑基离子液体（[Cnmim]Br，n=2、6、12）水溶液为介质，合成离子液体-聚吡咯（IL-PPy）复合材料。其中离子液体分别作为吡咯溶剂、聚吡咯乳液聚合介质和聚吡咯掺杂剂。通过循环伏安、差分脉冲伏安等电化学实验比较三种IL-PPy修饰玻璃碳电极（GCE）的性能，发现[C12mim]Br-PPy（C12...
本文讨论直行长程表面等离子极化激元（LRSPP）波导作为无标记生物传感器，用于检测人肌钙蛋白I（cTnI）。传感器由嵌入低折射率光学级氟聚合物CYTOP中的5 µm宽、35 nm厚金条纹构成，并在金表面刻蚀流体通道。该工作展示了LRSPP波导生物传感器检测急性心肌梗死（AMI）生物标志物cTnI的应用。cTnI是AMI的重要血液标志...
基于细胞的阻抗谱是一种无标记的电学监测细胞活动方法。本文报道了一种内置金叉指电极（IDT）的纳米晶金刚石（NCD）阻抗传感器，用于脂肪组织来源干细胞（ASCs）培养过程中的同步电学与光学监测。传感器在石英基底上制备 Ti/Au IDT，并沉积约 100 nm NCD 薄膜，表面经射频等离子体氧终止以提高亲水性并抑制表面导电。在静态培...
β-地中海贫血由β-珠蛋白基因突变引起。本文构建了一种用于检测β-珠蛋白基因相关序列的电化学基因传感器。该传感器以玻碳电极为基底，经还原氧化石墨烯（rGO）修饰，并在其表面一步电聚合4-氨基硫酚（PAT）并负载金纳米粒子（AuNPs），形成AuNPs-PAT/rGO/GCE。将5′端巯基修饰的20碱基单链寡核苷酸探针通过Au–S键共...
心血管疾病、癌症和糖尿病是高死亡率疾病，占全球死亡人数的近三分之二。早期发现和持续评估对改善患者预后、降低社会经济负担至关重要。现有生物传感器技术通常基于患者全血样本检测疾病特异性生物标志物，但存在灵敏度与动态范围有限、体内适用性不足以及缺乏连续监测等严重缺陷。迫切需要新的诊断和治疗随访工具，以实现病理早期检测并连续监测对特定治疗的...
黏蛋白1（MUC1）是一种膜结合糖蛋白，在多数人类恶性肿瘤中异常高表达，是癌症诊断中重要的蛋白生物标志物。由于MUC1参与肿瘤扩散和转移，其检测与定量对临床诊断具有重要意义。目前已有多种策略用于疾病生物标志物尤其是MUC1的检测。适配体是具有催化和受体性质的人工单链DNA或RNA寡核苷酸，因高选择性、稳定性好、易于合成和标记，被广泛...
金属有机框架（MOFs）因可合成一维、二维和三维结构、高比表面积及可调控框架功能等优点，被视为环境介质中多种分析物生物传感器的理想材料。本研究首次报道了一种基于铜基金属有机框架（Cu-MOF）的电化学生物传感器，用于高灵敏检测大肠杆菌（E. coli）。为实现 MOF 基电化学活性平台，将 Cu3(BTC)2（BTC=1,3,5-苯...
本研究开发了一种快速、灵敏的方法，用于检测并估算真菌合成醇氧化酶（alcohol oxidase, AOX）的活性。该方法利用AOX特异性氧化甲醇，生成等摩尔的甲醛（HCHO）和过氧化氢（H2O2）。一方面，甲醛与中性乙酰丙酮及铵盐溶液反应，逐渐生成黄色3,5-二乙酰-1,4-二氢吡啶（λ=420 nm；λex/em=390/470...
高通量小电流记录在生物传感器应用中日益常见，包括体内多巴胺测量、单细胞电生理、光电容积脉搏波、脉搏血氧和纳米孔记录，因此需要高度可扩展的跨阻放大器设计。半共享放大器通过让多个反相半共享同一非反相半，可将硅面积和功耗降低近一半。本文分析了一种简单半共享放大器结构的可扩展性，并研究增加共享反相半数量带来的折中。基于该结构设计了以电容电流...
本文报道了一种用于高灵敏检测阿尔茨海默病（AD）相关生物标志物靶DNA（tDNA）的电化学生物传感器。通过碱性磷酸酶（ALP）催化水解，在玻碳电极（GCE）表面原位沉淀电活性钼磷酸根阴离子，并结合tDNA循环放大实现信号增强。设计四条DNA链（S1–S4）自组装成X形DNA（X-DNA）构件，在DNA聚合酶作用下向四个方向延伸，两个...