纸基生物传感器有望用于低成本诊断，但缺乏可便捷集成于纸基的高灵敏检测方法。单壁碳纳米管（SWNTs）化学电阻生物传感器因无标记、高灵敏而受到关注，但传统器件成本较高。本研究报道了一种用于无标记免疫传感的纸基化学电阻生物传感器的制备、优化与分析表征。作者利用芘羧酸（PCA）与 SWNTs 之间的非共价 π-π 堆积作用制备水基 PCA...
药物候选物的临床前疗效与毒性评价对药物研发至关重要。传统二维平面细胞培养虽常用于临床前药物测试，但简单二维细胞外微环境难以准确预测药物疗效与毒性。三维细胞培养系统能更好模拟体内组织器官中的复杂微环境，但常规成像技术难以对厚样品中的细胞行为进行动态、无标记监测。本研究开发三维电细胞/基质胶-基底阻抗传感（3D-ECMIS）方法，用于实...
如何获得足量功能性嗅觉受体并高效偶联到换能器，是仿生嗅觉生物传感器发展的关键。本研究采用大肠杆菌无细胞表达系统制备线虫嗅觉受体ODR-10，并将其作为仿生嗅觉受体生物传感器的敏感元件。为提高偶联效率并实现芯片上纯化，ODR-10 C端融合His6标签，使其可选择性结合修饰有抗His6适配体的传感器表面。采用电解质-绝缘体-半导体（E...
随机网络碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）易于制备，且随着碳纳米管分离技术改进，现有配方可提供至少 99% 的半导体管含量。该平台最有前景的应用之一是电子生物传感器，其中通过适配体等固定探针影响网络导电性，这些探针可充当分子尺度静电栅。然而，普遍认为若完全去除金属管即可优化此类生物传感器器件的假设尚未被检验。本文表明，适配体传感...
本研究设计了一种整合磁性适配体微珠的适配体传感器，用于生物流体中血栓素的灵敏检测。首先，在金镀石英晶体微天平（QCM）晶片表面修饰 L-半胱氨酸，并通过戊二醛偶联固定血栓素结合 DNA 适配体，表征血栓素与 QCM 晶片的结合行为。随后，合成磁性聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯-乙烯基碳酸酯)微珠，即 Mp(HEMA...
检测与药物作用相关的特异性基因为个体化医疗提供科学指导。本文以慢性乙型肝炎病毒（HBV）治疗相关单核苷酸多态性（SNP）基因分型检测为例，基于超支化滚环扩增（HRCA）构建了一种高灵敏、高选择性荧光生物传感器。单碱基突变DNA（mutDNA）可与特异性设计的鉴别锁式探针完全杂交，并启动HRCA反应；随后释放大量双链DNA序列，加入S...
采用柠檬酸铵为碳源、Tb3+为掺杂剂，通过简便水热法制备Tb3+掺杂碳点（Tb3+@CDs）。引入15 bp富含G/T的单链DNA（ssDNA），通过天线效应敏化Tb3+，形成Tb3+@CDs/ssDNA共轭，在290 nm激发下产生444 nm碳点蓝光和546 nm Tb3+绿光双通道荧光。Ag+可与G/T碱基作用增强Tb3+敏化...
电化学生物传感器及相关实验室芯片装置是医学诊断、食品安全、环境保护、过程控制、废水处理及生命科学发现研究等需要快速现场结果时的首选分析系统，典型例子是糖尿病患者使用的葡萄糖传感器。当前研究聚焦于开发这些应用领域中针对特定分析物的传感器，并解决可商业化产品设计前必须克服的挑战，通常包括降低检出限、将样品前处理集成到装置中从而直接在样品...
酒精生物传感器设备已可近乎连续、无干扰地测量经皮酒精浓度（TAC），即透过皮肤扩散的乙醇量。由于 TAC 受个体生理和环境因素影响，无法用简单公式转换为血醇/呼醇浓度（BAC/BrAC）。作者此前采用基于物理/生理的确定性模型，利用同一佩戴者同步采集的 TAC 与呼气分析仪 BrAC 进行个体化校准，再反演估计 BrAC（eBrAC...
本文报道了一种基于肽核酸（PNA）探针的印制电路板（PCB）DNA诊断平台。研究对两种商用PCB制造金电镀工艺进行了优化与表征，以评估其在生物传感中的应用。通过优化PNA与间隔分子6-巯基-1-己醇（MCH）的比例，实现了迄今PCB基DNA生物传感器中最低的检出限57 fM。研究还展示了一个面向快速检测的全集成Lab-on-PCB微...
丙烯酰胺是神经毒性和强致癌物，常见于多种热加工食品。本研究设计了一种基于双链DNA（dsDNA）/血红蛋白（Hb）修饰丝网印刷金电极（SPGE）的电化学生物传感器，用于检测丙烯酰胺。循环伏安法证实巯基修饰单链DNA1（ssDNA1-SH）固定在SPGE表面；琼脂糖凝胶电泳表征氨基修饰单链DNA2（ssDNA2-NH2）与Hb以1:1...
全细胞生物传感器能够监测化学物质的毒性与生物利用度，但传统二维细胞培养难以再现体内生理复杂性。三维细胞培养模型可更好模拟体内细胞对外界刺激的响应，是理想的活体模型。为构建预测性强、灵敏、稳健且低成本的三维细胞生物传感器，作者开发了一种基于智能手机的生物发光三维细胞生物传感器平台，用于效应分析。该平台利用核因子κB（NF-κB）信号转...
目前，挥发性有机化合物（VOCs）的监测在环境、食品、化妆品、公共安全与疾病诊断等领域具有重要意义。本研究旨在利用气味结合蛋白（OBPs）作为传感材料，开发高灵敏度嗅觉生物传感器。作者设计了三种具有定制结合特性的大鼠 OBP3 衍生物，并将其以微阵列形式固定于同一芯片上，通过表面等离子共振成像（SPRi）检测溶液中的 VOCs。结果...
人工化学感官器件在工业、安防和医学中具有广泛应用。动物嗅觉系统探测环境化学性质所表现出的速度、灵敏度和选择性，为这些器件的设计提供了灵感。本综述考察了天然嗅觉系统的分子与细胞组分如何被整合到人工化学传感器，即生物电子传感器中，重点讨论与信号转导系统结合的生物学材料。文章分析了不同生物化学感官材料作为器件核心时的优势与局限，并评估了不...
本文报道了一种用于生物技术研究的高通量一次性多相微生物反应器（MBR），工作体积为550 μL，并集成在线传感器。文章描述了其设计、制造、在线传感器集成与操作方式。该MBR为微气泡柱生物反应器（μBC），通过主动气动鼓泡供氧，保证足够的液相体积传质系数（kLa）和培养液均质化。反应器内集成微型pH、溶解氧（DO）、光学密度（OD）和...
人类诺如病毒是全球急性食源性胃肠炎暴发的重要病原。本研究以新型肽作为识别元件，构建了一种高灵敏、高选择性电化学生物传感器用于检测人类诺如病毒。将八种新型肽分别自组装于金电极表面，并评价其诺如病毒传感效率。其中，NoroBP 肽修饰金电极对诺如病毒具有较高结合亲和力，随诺如病毒浓度（0–10^5 copies/mL）升高，电流信号逐渐...
可穿戴酒精生物传感器已成为无创、客观、连续监测酒精消费的重要工具，但现有设备因体积大、成本高和社会污名而限制研究与临床应用。新一代腕戴式酒精生物传感器更小、更便宜，且可能更适合日常使用，但目前仍处于原型阶段，刚开始用于研究。本文介绍了作者在受控实验室和真实环境中使用两款腕戴式酒精生物传感器原型（Quantac Tally 和 BAC...
本文报道了首个基于介导微针阵列的生物传感器，用于微创连续检测真皮组织间液（ISF）中的乳酸。为展示微针阵列作为第二代生物传感器的能力，作者将金微针电极表面用纳米碳材料功能化，使乳酸氧化酶（LOX）发生介导电子转移。具体地，微针金表面经三步修饰：电沉积金-多壁碳纳米管（Au-MWCNTs）、电聚合介体亚甲蓝（MB）形成聚亚甲蓝（pMB...
理解氧化还原蛋白与电极表面之间的直接电子转移过程，对阐明蛋白质机制特性及开发新型生物传感器具有重要意义。本研究将 Marinobacter hydrocarbonoclasticus 细菌中提取的一氧化氮还原酶（NOR）吸附到热解石墨电极（PGE）上，构建无介质酶生物传感器（PGE/NOR），用于表征 NOR 的直接电化学行为及其对...
肿瘤标志物在肿瘤早期诊断和治疗效果监测中具有重要作用，但单一标志物特异性有限，多标志物联合检测可提高癌症诊断的敏感性和特异性。本文报道了一种巨磁阻（GMR）多生物标志物免疫分析生物传感器，通过集成GMR传感器芯片、微流控装置、磁性纳米珠标记和双抗体夹心免疫法，实现12种肿瘤标志物的同时检测。作为概念验证，该传感器用于检测甲胎蛋白（A...