纤维二糖脱氢酶（cellobiose dehydrogenase, CDH）是少数能够与电极发生高效直接电子转移（direct electron transfer, DET）的糖氧化酶之一，因此被视为第三代生物传感器和生物燃料电池生物阳极的重要候选酶。然而，在裸电极表面 CDH 通常随机吸附，其细胞色素结构域（CYT）难以与电极形成...
有机磷（OP）和三唑类农药广泛用于防治农产品害虫和真菌，但残留可能危害健康与环境，因此需要快速、简便、灵敏的现场筛查方法。金纳米颗粒（AuNPs）因生物相容性和尺寸依赖光学性质，已用于分析检测与生物传感器实时监测。本研究采用直径17 nm、呈红色且吸收峰位于520 nm的AuNPs作为检测探针。当咪唑加入AuNPs与农药的混合体系时...
先进生物医学诊断技术在改善社会健康与福祉方面发挥重要作用。许多优秀技术已形成芯片实验室范式，但大多需要额外仪器进行接口与读出，因而常限于实验室，不适合现场或更广泛临床使用；其他技术需要光栅耦合器或光纤耦合器等光耦合元件，使封装复杂化。本文介绍一种基于啁啾导模共振光栅的新型生物传感器。啁啾光栅将传感功能与读出功能相结合，通过把光谱信息...
生物传感器通过检测生物反应并将其转换为可测量信号，近年来受到广泛关注。1950—2017年间，已有超过15万篇论文涉及生物传感器在不同行业中的应用，但系统描述水凝胶基生物传感器用于生物医学应用的综述仍较少。本文基于Web of Science Core、PubMed和Science Direct数据库2000—2017年的检索结果，...
本研究采用软光刻工艺在聚乙二醇（PEG）基水凝胶表面制备纳米级金纳米颗粒（Au NPs）线状图案。首先制备具有纳米级皱褶的聚二甲基硅氧烷（PDMS）印章，随后用氨基硅烷进行表面功能化，并负载 Au NPs。Au NPs 通过静电作用相对松散地结合在皱褶 PDMS 表面。接着，通过简单接触将这些 Au NPs 转移到 PEG 基水凝胶...
本文提出一种湿微接触反印刷（wet µ-CdP）方法，用于在聚乙二醇（PEG）水凝胶表面制备线性与矩形金纳米颗粒（Au NPs）微图案。该方法首先利用微模塑在毛细管中（MIMIC）工艺，将含光引发剂 Irgacure 2959 的 PEG 二丙烯酸酯（PEGDA）前驱体填充至 PDMS 模具微沟槽并在硅片上 UV 交联，形成 PEG...
本文开发了一种基于聚多巴胺（PDA）表面的石英晶体微天平（QCM）生物传感器，用于实时分析蛋白质-蛋白质相互作用的结合动力学。传感器制备过程简单：将金传感器芯片浸入pH 8.5的多巴胺水溶液中，多巴胺自聚合并在芯片表面自发沉积形成PDA薄膜；随后将蛋白孵育于PDA表面，通过Michael加成和/或Schiff碱反应将其共价固定。研究...
石英晶体微天平（QCM）已广泛用于实时、无标记生物分子相互作用研究，但其敏感检测仍受限于表面固定容量不足。本研究采用不同分子量（100、500 和 2000 kDa）的葡聚糖，在金传感器芯片表面成功制备了三维羧甲基葡聚糖（3D carboxymethyl dextran）涂层。为评估该三维表面的固定容量，作者利用 QCM 生物传感器...
细胞表面碳水化合物通过与其他生物分子相互作用介导细胞行为。由于碳水化合物结构复杂、多样且异质，全面表征其种类及结合伙伴十分困难。为此，糖组学领域发展了碳水化合物微阵列和无标记检测等新技术。本文报道将寡糖微阵列与无标记斜入射反射率差显微镜（OI-RD）相结合，用于实时表征寡糖结合蛋白。作者将氨基化人乳寡糖固定在环氧涂层玻璃基底上，制备...
光学生物传感器为定性及定量分析多种生物分子相互作用提供了重要平台。除无标记、高通量检测等优势外，这类器件还能通过监测生物分子光学性质变化获得实时结合曲线。将动力学数据拟合到适当模型后，可提取结合亲和力参数，如结合速率、解离速率和平衡解离常数。在这类传感器中，通常将一对结合物之一固定在固体基底上以捕获另一组分。由于表面基方法的特点，传...
本文报道了一种用于分子诊断中 DNA/RNA 检测的全集成 CMOS 荧光生物芯片的设计与成功实现。该生物芯片包含 32×32 连续波荧光检测生物传感元件阵列。每个传感元件可具有独特 DNA 探针序列、波长选择性多层介质发射滤光片（OD 3.6）、用于热循环的电阻加热器以及高性能可编程光电探测器。每个生物传感器尺寸为 100 μm×...
共振生物传感器具有高精度和高小型化优势，但其制造成本较高，难以作为一次性传感器使用；其商业化成功取决于能否重复使用。因此，所有与流体接触的部件必须耐受再生过程（如基于H3PO4和H2SO4的清洗浴）而不降低传感器性能。本文提出一种流体接口，用于满足上述要求并控制振动表面附近的液流均匀性。作者研究了多种进口和出口通道构型，并采用基于有...
本文报道了一种用于预防和运动诱发低血糖管理的纸基自供电传感器贴片。该文描述了该传感器在人体汗液中监测葡萄糖的制备、体外和体内表征。该可穿戴、无创、一次性生物传感器将垂直堆叠的纸基葡萄糖/氧气酶燃料电池集成到标准创可贴胶布中。纸基装置直接贴附于皮肤，利用毛细作用将汗液吸入储液区，在该区域将化学能转化为电能，从而无需外部电源和复杂读出仪...
本文报道了在透明、生物相容聚合物上开发微加工与组装工艺，用于图案化电极并培养电活性细胞，面向体外细胞基生物传感器应用。此类传感器通常采用硅或玻璃晶圆及传统微电子工艺制造，成本较高，且难以赋予器件透明性、生物相容性等必要生物学特性，以测量产电细胞电活动及其他生物功能。作者开发并优化了多种方法，结合传统微加工与非传统方法（如印刷电路板P...
近年来碳纳米材料快速发展，碳纳米管（CNTs）和石墨烯因独特电学、光学、力学与高比表面积特性，被广泛用于新型生物传感器开发。作者认为，将 CNTs 和石墨烯用作传感器组件可提升传感器的可靠性、准确性和响应速度，并可根据目标分子类型设计不同传感策略。本文综述了基于 CNTs 和石墨烯的电化学生物传感器、场效应晶体管（FET）生物传感器...
FoF1-ATPase是一种主动旋转分子马达，每旋转一圈可合成3个ATP。在饱和底物浓度下，其转速可达约10^3 r.p.m.，因此单个马达在30分钟内可产生约10^5个ATP分子。本文构建了由FoF1-ATPase和chromatophore组成的新型纳米装置，其中chromatophore作为可光充电的“电池”，为马达提供质子动...
等离子体纳米天线凭借强共振近场，为中红外吸收光谱提供了超灵敏检测生物分子结构特征的新应用。蛋白酰胺I指纹包含对理解健康与疾病中蛋白功能至关重要的构象信息。本文提出一种无创、无标记的中红外纳米天线阵列传感器，通过解析等离子体增强的酰胺I信号，在水溶液中识别纳米级薄蛋白层的二级结构。我们成功检测到与α-突触核蛋白聚集相关的从随机卷曲到交...
DNA 适配体是通过体外筛选获得、能以高亲和力和特异性结合靶标的单链寡核苷酸，理解其分子识别机制对生物传感器开发具有重要意义。赭曲霉毒素A（ochratoxin A, OTA）是一种真菌来源的食品毒素，OTA DNA 适配体已被用于开发食品安全所需的快速检测平台。其中一种 OTA 适配体（OTAA）为富含鸟嘌呤的 DNA 寡核苷酸，...
内毒素是革兰氏阴性菌外膜的主要结构成分，又称脂多糖（LPS），其脂质A具有强致热性和毒性，可引发发热、休克等多种疾病，因此对食品、医疗用品及生物样品中的内毒素进行快速准确检测具有重要意义。本文报道了一种基于肽修饰电极的电化学生物传感器，用于内毒素的捕获与伏安法测定。所选用肽对目标内毒素具有高亲和力，可保证方法选择性。内毒素被电极表面...
生物功能化表面的制备策略对多种生物技术应用至关重要。两性离子脂质双层涂层若掺入具有化学选择性头基的脂质，可在抗污、抗蛋白非特异吸附背景下实现生物分子的稳定固定。本文评估了细胞外基质（ECM）中两种重要成分——I型胶原（Col I）和纤连蛋白（FN）——共价连接至支持脂质双层（SLB）后的生物活性，并将其与相同蛋白非特异性吸附于二氧化...