摘要：为了快速检测强直性脊柱炎血清学分子标志物人体白细胞抗原(HLA-B27),开发了一种基于人体白细胞抗原B27(HLA-B27)功能化的氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管生物传感器。利用射频磁控溅射技术和微纳加工工艺制备了IGZO薄膜晶体管(IGZO TFT),采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和抗体对IGZO TFT进行修饰,制备出针对HLA-B27检测的生物传感器。实验结果表明,功能化的IGZO TFT生物传感器具有稳定的电学特性和传感性能。传感器对HLA-B27的检测极限为1 pg/mL,在1 pg/mL至100 ng/mL的范围内均有良好的线性响应。这说明所设计的高性能生物传感器能够有效检测出强直性脊柱炎的标志物。此外,IGZO TFT可以扩展为传感器阵列平台,实现对某种疾病多种标志物的联合检测,在便携式床旁诊断设备的应用中具有巨大潜力。

摘要：生物传感器因选择性高、分析速度快、准确度高等特点,在生物医学、环境监测及食品安全等领域应用广泛.纳米探针材料是生物传感器中的核心部件,对检测信号的输出和放大,起到至关重要的作用.本文总结了近十年来本团队利用智能高分子精准调控纳米粒子合成的研究成果,发展了多种生长模式,量身定制出三十多种高效可医用探针材料;通过智能高分子修饰纳米探针表面,实现了不同维度(1D、2D和3D)的宏观可控自组装.最后,基于设计的探针材料及其组装结构,构建了一系列生物传感器,探索了其在食品安全检测和医疗诊断领域的应用.

摘要：为了拓展超材料在太赫兹波段的生物传感应用,设计了一种双开口环结构的太赫兹超材料生物传感器,通过两个等效电容电感(LC)谐振实现了高折射率灵敏度传感。首先,使用有限积分技术(FIT)数值计算了该传感器的太赫兹光谱,并对其进行了结构尺寸优化。然后,在传感器表面放置了一层折射率可变的分析物,通过对不同透射光谱的计算分析,验证了该传感器具备161.06 GHz/RIU(RIU为折射率单位)的折射率灵敏度和1.98的品质因素(FOM)值。最后,采用传统光刻技术和剥离工艺在石英衬底上制作铜金属结构,制备了该传感器,利用其对牛血清白蛋白(BSA)溶液进行了实际测试,实验得到传感灵敏度为59.02 GHz/(ng·mm^(-2))和检测下限为0.004 mg/mL。

摘要：近年来,CRISPR/Cas系统已经成为转录调控和基因组编辑的重要工具。除了在基因编辑领域的贡献,CRISPR/Cas系统独特的靶核酸顺式切割和非特异性单链核酸反式切割能力,在开发核酸检测的新型生物传感器方面展现出巨大潜力。构建基于CRISPR/Cas系统高灵敏度生物传感器的关键通常依赖其与不同信号扩增策略,诸如核酸扩增技术或特定信号转导方法的结合。基于此,本文旨在通过介绍不同类型的CRISPR/Cas系统,全面概述基于该系统的核酸检测生物传感器的研究进展,并重点对结合核酸扩增技术(PCR、LAMP、RCA、RPA和EXPAR)、灵敏的信号转导方法(电化学和表面增强拉曼光谱)和特殊结构设计生物传感的三大类型信号放大策略的CRISPR/Cas生物传感器进行总结和评论。最后,本文对目前的挑战以及未来的前景进行展望。

摘要：设计了一种检测淋巴瘤细胞(U937)数的铜基金属有机骨架(Cu-MOF)/多壁碳纳米管(MWCNTs)/玻碳电极(GCE)生物传感器。通过循环伏安法测试GCE表面活化效果。滴涂MWCNTs溶液到GCE表面,再沉积Cu-MOF到MWCNTs表面。利用生物素亲和素之间的高亲和性绑定淋巴瘤抗体到电极表面,完成AB/SA/Cu-MOF/MWCNTs/GCE传感器的构建。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、拉曼光谱(RAM)、循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等方式表征传感器形貌、结构及物相成分。利用阻抗数据搭建等效电路模型,建立电荷转移阻抗与细胞含量之间的函数关系。结果表明,U937线性检测范围30~3×10^(4) cells/mL,检出限30 cells/mL,传感器检测样品时特异性、重现性、稳定性及实用性较好。

摘要：循环排列(circular permutation,CP)是自然界中蛋白质进化中产生的一种氨基酸序列重排现象。重排后的某些突变体仍具有类似该野生型蛋白质的天然构象和活性。生物传感器由分子识别单元和信号报告单元2部分组成,其分子识别单元通过分子间相互作用,将生物体内的配体、离子浓度变化等微观过程转变成信号报告单元的可量化的可视化信号,从而实现生物学信号感知与检测。目前,蛋白质循环排列被广泛应用到生物传感器的设计中,成为近年来发展最为迅速的生物探针设计方法,已应用于生物分子的特异性识别和生命活动的实时监测,为病理研究、疾病预防和诊断提供了重要的手段。如何运用蛋白质循环排列,开发出新型可靠的生物传感器,是当前生物传感器设计中面临的1个重要科学问题。为此,本文总结并论述了以下3点工作。首先,本文简述了循环排列的发展历史,总结了循环排列的2种形成机制,通过实例详细阐述了循环排列对蛋白质结构的影响。其次,针对循环排列生物传感器的设计,本文主要以循环排列荧光蛋白(circular permutation fluorescent protein,cpFP)为例,总结了分子识别单元和信号报告单元两方面的设计策略,并汇总了循环排列蛋白质相关数据库。最后,本文总结了循环排列蛋白生物传感器的最新研究进展,展望了循环排列未来的发展方向,分析了目前循环排列生物传感器开发过程中存在的问题,以期为新型生物传感器的开发提供借鉴。

摘要：氨基酸是蛋白质的基本组成单元,对人和动物的营养健康十分重要,广泛应用于饲料、食品、医药和日化等领域。目前,氨基酸主要通过微生物发酵可再生原料生产,氨基酸产业是我国生物制造的重要支柱产业之一。氨基酸菌株主要通过随机诱变和代谢工程改造结合筛选获得。菌株生产水平进一步提高的核心限制之一是缺乏高效、快速和准确的筛选方法,因此,发展氨基酸菌株的高通量筛选方法对关键功能元件挖掘及高产菌株的创制筛选至关重要。本文综述了氨基酸生物传感器的设计,及其在功能元件、高产菌株的高通量进化筛选和代谢途径动态调控中的应用研究进展,讨论了现有氨基酸生物传感器存在的问题和性能提升改造策略,并展望了开发氨基酸衍生物生物传感器的重要性。

摘要：微RNA(microRNA,miRNA)是一类内源性非编码小RNA,在细胞增殖、分化及凋亡等生物过程中发挥重要调节作用,其异常表达与多种疾病的发生发展密切相关。因此,对特定miRNA进行精准检测,有助于疾病的早期诊断与及时治疗。核酸生物传感器凭借化学性质稳定、设计简单、可编程性及易修饰等优点受到广泛关注。其中,G-四链体功能性核酸是一种富含鸟嘌呤的DNA通过Hoogsteen型氢键形成的特殊空间结构,因其可通过范德华力及疏水作用等相互作用力与卟啉、染料和氯化血红素(hemin)等小分子结合并增强其理化性质,而广泛应用于miRNA检测领域。目前,G-四链体常与核酸扩增或纳米信号放大技术联用以提高灵敏度,既可用于目标识别,又可辅助信号输出。本文首先介绍了G-四链体的结构及其荧光增强及过氧化物酶活性提升的机制;其次,依据上述特性分别论述了G-四链体与荧光配体结合构建miRNA荧光生物传感器的研究进展,以及基于G-四链体/Hemin的miRNA生物传感平台,在比色、电化学及化学发光检测中的应用进展;最后讨论G-四链体在miRNA检测领域所面临的挑战,并展望未来发展趋势,以期促进高灵敏度及特异性的核酸生物传感器的构建。

摘要：目的:设计一种基于环形偶极子共振的石墨烯超表面,以提高生物传感器的检测灵敏度。方法:根据石墨烯超表面的工作频段和环形偶极子产生原理对超表面的结构和尺寸进行设计,并利用有限元仿真软件进行超表面建模。分析超表面在工作频段的透射谱线以及其在谐振频率处的表面电场与表面电流分布;将折射率可变的生物薄膜涂覆在超表面上模拟微生物样品,计算生物薄膜单位折射率变化引起的透射谱频移,继而推导出超表面的检测灵敏度。结果:设计的超表面能够成功激发环形偶极子共振。仿真计算结果表明,超表面在共振处的灵敏度约为42 GHz/RIU。结论:设计的超表面具有较高的品质因子,可提高检测灵敏度,该研究为基于环形偶极子共振的图案化石墨烯生物传感器的设计与优化提供了依据。

摘要：设计了一种基于场效应管(FET)生物传感器的检测系统。以STM32F103微处理器集成了自动进样、温度控制、光调制、数据采集与放大等模块;同时完成了基于C++软件环境的数据处理与分析人机交互界面的设计。通过对整个系统性能测试实验分析,结果表明:该系统检测灵敏度高,响应速度快,性能稳定可靠,抗干扰性强,操作简单、便携,能够较好地满足现场快速检测病原微生物的需求。