生物分子膜门电极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)生物传感器研究

设计并制作了结构尺寸为毫米量级的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)生物传感器,采用数值分析的方法分析了器件传感区域长度与宽度比值及待测物调控二维电子气(2DEG)距离与感测信号之间的关系,给出了结构尺寸为毫米量级的AlGaN/GaN HEMT生物传感器的设计依据,以不同浓度的前列腺特异性抗原(PSA)为待测物,对制作的AlGaN/GaN HEMT生物传感器进行了初步测量,测试结果表明,在50 mV的电压下,毫米量级的AlGaN/GaN HEMT生物传感器的对PSA的探测极限低于0.1 pg/ml.实验表明毫米量级的AlGaN/GaN HEMT生物传感器具有灵敏度高,易于集成等优点,具备良好的应用前景.     

基于高选择性SERS传感器的过氧亚硝基阴离子检测

过氧亚硝基阴离子(ONOO^-)是一种重要的活性氮/氧物种,具有极强的氧化和硝化能力,能与生物体内的硫醇、蛋白质、脂质和DNA等多种生物分子发生反应,产生一系列有害的生化效应,如氧化应激和炎症等,导致细胞死亡和器官损伤。因此,检测生物体内的ONOO^-对于疾病的早期诊断具有重要意义。基于此,我们利用3-甲氧基苯硼酸频那醇酯(3-MAPE)修饰金纳米颗粒(Au NPs)制备了高选择性传感ONOO^-的表面增强拉曼光谱传感器(Au NPs/3-MAPE)。该传感器的原理是ONOO^-可以将探针上的硼酸基团氧化成羟基,从而引发传感器的SERS光谱改变。结果表明,该传感器对ONOO^-的选择性高,具有优异的灵敏度和检测限,检测限低至0.48μmol·L^-1。该传感器可以满足对ONOO^-的检测需求,具有很高的应用潜力。     

基于碳点与适配体的荧光生物传感器制备与应用

近年来,基于碳点与适配体构建的荧光生物传感器引起了人们强烈的兴趣.与传统荧光染料、半导体量子点及稀土荧光材料相比,以碳点为荧光基元的生物传感器荧光稳定性更好,毒性更低,价格更便宜,在环境监测、生物成像及生物医疗方面有着广泛的应用前景.本文对基于碳点与适配体构建的荧光生物传感器发展现状进行了系统的总结,包括碳点与适配体介...     

光纤SERS传感器结构及典型应用

光纤具有体积小、灵活性高、无电磁干扰、重量轻、适用于信号远程传输等优势,可以与SERS(Surface-enhanced Raman scattering)技术相结合,制备成光纤SERS传感器,广泛应用于无标签的化学、生物传感领域。光纤SERS传感器具有传统SERS技术的优点,且兼具多路复用能力和特殊环境下的连续动态监测能力。本文主要综述了光纤SERS传感器结构及其典型应用。首先,探究了光纤SERS传感器的发展及其必要性;其次,介绍了目前常见的光纤SERS传感器及其制备方法;最后,简要介绍了光纤SERS传感器在典型领域的应用及未来展望。     

基于信号增强的电化学发光适配体传感器检测三磷酸腺苷

基于三磷酸腺苷(ATP)适配体与ATP分子作用后可以显著增强电化学发光信号的性能,研究了一种用于ATP含量检测的电化学发光适配体(ECL-aptamer)传感器。通过电沉积方法获得纳米金电极。3′端标记联吡啶钌发光分子的探针DNA通过5′端修饰的巯基自组装到纳米金电极表面,然后与5′端标记二茂铁分子的ATP核酸适配体互补杂交,形成刚性线形的双链DNA,由此构建的传感器产生较弱的电化学发光(ECL)信号。该传感器在ATP溶液中孵化后,由于ATP分子与ATP适配体强的特异性结合,使得适配体分子与探针DNA分子解离,从电极表面脱落进入溶液,此时电极表面的探针DNA在强电解质溶液中可以形成发卡型的茎环结构,产生显著增强的ECL信号。ECL信号强度与ATP浓度的对数值呈线性关系,线性范围为10.0～1.0×10⁵ pmol/L,相关系数r=0.995 9,检测限为5.0 pmol/L。该传感器的灵敏度与检测范围高于目前已报道的结果,显示出了ATP检测的应用潜力。     

基于金纳米杆/PMMA基底SERS特性的高灵敏肿瘤标志物无标记检测

高品质贵金属纳米结构基底的制备是应用表面增强拉曼散射(SERS)技术进行高灵敏生物检测的关键。采用改进的Langmuir-Blodgett方法,通过在金纳米杆(Au NRs)溶胶注入乙醇,使得Au NRs迁移至溶胶与甲苯的交界面,并用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固定交界面处的Au NRs,形成大面积分布、均匀致密排列的二维畴状Au NRs/PMMA纳米结构薄膜基底。然后,采用等离子体清洗技术处理制备的基底,使得金纳米杆(Au NRs)的表面裸露,以增强基底的SERS特性。实验表明,Au NRs/PMMA基底具有优良的SERS特性,在785 nm波长的激光照射下,增强因子可以达到5.49×106。此外,利用制备的Au NRs/PMMA基底,开展前列腺癌症肿瘤标志物--前列腺特异性抗原(PSA)的高灵敏无标记定量检测研究。在PSA的无标记检测过程中,首先对PSA标准溶液和新生牛血清进行SERS光谱的直接检测,得到PSA分别位于823, 1 080, 1 385, 1 586和1 640 cm-1处的主要的拉曼特征峰;其次,通过对PSA标准溶液、临床男性血清样本及女性血清样本的SERS光谱进行测量和分析,筛选出在PSA的SERS光谱中与血清中PSA含量相关的拉曼特征峰,它们是分别位于649,680以及1 640 cm-1处的拉曼特征峰。进一步,通过对与PSA同属糖蛋白的肿瘤标志物甲胎蛋白(AFP)以及与PSA同源的人腺体激肽释放酶2(hK2)进行SERS光谱检测和分析,发现位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰对于PSA具有高的特异性,将其作为临床血清样本中PSA无标记定量检测的具有特异性的拉曼特征峰,并以此为依据,对不同PSA浓度的标准溶液进行检测,得到位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰强度与PSA样本溶液中PSA的浓度相关的剂量-响应曲线。最后,开展临床血清样本的应用检测。结果表明,基于Au NRs/PMMA基底的SERS检测结果与化学发光免疫分析(CLIA)方法的检测结果一致,且具有比CLIA更高的检测灵敏度,最低检测极限为0.06 ng·mL-1,且无标记检测范围为0.1 mg·mL-1～0.1 ng·mL-1。因此,基于Au NRs/PMMA SERS基底的高灵敏肿瘤标志物无标记检测具有重要应用前景。     

SERS传感器间接检测蛋白质的研究进展

蛋白质在生命体中发挥着重要的作用,蛋白质的检测对于了解生命体系及在生物医学领域都有基础性的应用价值。表面增强拉曼光谱(SERS)技术对研究化学和生物传感应用前景很有优势,是由于其高灵敏度以及很好的选择性,并且已被运用于生物分子检测,特别是在蛋白质检测方面。综述了SERS探针技术用于蛋白质检验的研究现状,如免疫胶体金技术、基于纳米材料探针的SERS研究、基于酶促技术和基于试剂技术的蛋白质研究进展。     

磁流体SERS超灵敏检测鱼表面农药残留

将表面增强拉曼散射(SERS)光谱与磁性流体的结合应用于SERS即时(POC)检测,首先将银纳米粒子修饰到磁性Fe3O4纳米粒子表面制备磁性等离子体(AgMNPs)。AgMNPs的强磁响应性能够快速分离和检测鱼皮表面的目标分析物。制备了具有不同腔体的微流体芯片,通过磁场限制磁流体在不同腔体内的分布,从而增强了SERS信号并将检测限提高了两个数量级。磁性流体POC传感器以优异的选择性和低至皮摩尔级的高灵敏度成功检测到鱼中的孔雀石绿(MG)。实现了一种无标记、无损的光学传感方法,具有检测食品或环境中各种有害成分的潜力。     

用于纳米生物膜层厚度测试的光纤生物传感器

研制出光纤感应生物传感器,用以测试nm级的生物膜层的厚度.给出了测试的实现过程、实验结果和提高信噪比的方法,并与表面等离子体共振(SPR)技术进行了比较.     

真菌鉴别和检测的SERS光谱技术研究进展

真菌是一种广泛存在于自然界的病原微生物,具有细胞核、细胞壁等结构,可以引起动、植物和人类的多种疾病.真菌感染是临床上常见的感染性疾病之一,使得近年来针对真菌的高效检测及真菌相关领域的研究备受关注.目前真菌的传统检测方法主要有培养、镜检与分子生物学检测法等,均具有操作复杂、耗时等缺点.表面增强拉曼散射(SERS)技术以其...     

用于SERS检测的二氧化钛薄膜制备研究

利用溶胶-水热法成功在金属铝片上生长了TiO₂膜。该材料作为SERS基底稳定性好,合成简单,成本低,且能实现快速检测。通过测试XRD、 SEM、以及UV-Vis-NIR吸收光谱等实验对薄膜进行表征,并系统研究了钛酸四丁酯含量对TiO₂薄膜形貌结构、 SERS性能的影响。以4-MBA为探针分子,研究了这些薄膜基底的SERS性能。结果表明,钛酸四丁酯的含量对TiO₂薄膜的微观结构和对SERS性能都有显著影响。     

现代精密测量中的压电生物传感器

压电效应与现代生物技术相结合产生的压电生物传感器在微量物质的精确测定方面具有很大的潜力，这种传顺不但体积小，重量轻，而且灵敏度高，准确性好，是一项很有前途的精密测量技术，简要介绍了压电生物传感器的基本原理，结构和应用。     

光电化学生物传感器研究

光电化学法是在光照射下,将化学能转换为电能的低成本方法。而光电化学生物传感技术由于具有通过生物分子氧化产生的光电流来检测生物分子的能力而引起了广泛的关注。光电化学生物传感器具有低成本、高灵敏度、高特异性、仪器操作简单以及检测背景信号低等特点,在免疫检测和生物技术等重要领域具有广泛应用前景。近年来,对于光电化学生物传感器性能和检测方法的研究也取得了颇丰的成果。本文主要介绍光电化学生物传感器的概念及基本原理、分类应用及对其未来的展望。     

Ag NPS/g-C3N4纳米复合材料制备及其SERS纳米传感器

通过化学氧化块状石墨型氮化碳(g-C3N4),获得在水中分散性好的片状g-C3N4.XRD,FTIR和XPS表明,所得片状g-C3N4含有氧官能团.这不仅可以作为锚定点负载纳米银粒子(Ag NPs),而且可以获得Ag NPs均匀分散的Ag NPS/g-C3N4纳米复合物.制备的复合材料中银纳米颗粒的重量百分比也会随着硝酸银与片状g-C3N4的质量变化而发生变化.基于g-C3N4对Co2+的明显的拉曼强度响应,Ag NPS/g-C3N4纳米复合物作为表面增强拉曼散射(SERS)传感器检测Co2+.通过拉曼强度的对照,发现随着Co2+浓度的增加,拉曼信号增加;而含有73％银纳米颗粒的Ag NPS/g-C3N4纳米复合物有高的灵敏性,检测极限浓度达到10-9 mol·L-1;复合材料同时显示出高的选择性,对其他如Cd2+,Cu2+和Zn2+的金属离子没有明显的拉曼增强信号.分析了复合材料对Co2+的增强机制.由于Co2+与g-C3N4中的=N-/-NH-基团的耦合,引发复合材料中Ag NPs聚集,从而产生局部电磁场,进而产生表面增强效应.可以预知,Ag NPS/g-C3N4纳米复合物将作为一种用于制造SERS传感器的新的理想材料.     

聚合物光栅生物传感器光信号检测滤波电路

矩形光栅1级和0级衍射效率之比对光栅的凹槽深度敏感,介绍了将其应用于聚合物光栅生物传感器的原理和光栅衍射光信号检测电路系统原理。设计了锁相放大器的信号通道滤波器,获得带宽不大于1kHz的窄带滤波特性;利用相敏检测器(PSD)结合二阶巴特沃思低通滤波器,使等效噪声带宽限制在20Hz以内,避免了工频干扰,实验结果表明系统输出信噪比SNR可达4 000以上。     

应用SERS滤纸基底检测饮料中违禁色素的研究

利用液/液界面自组装技术制备得到灵敏度高、均匀性好、价格低廉的表面增强拉曼光谱(SERS)滤纸基底,并使用该基底检测了饮料中可能掺杂的罗丹明B、日落黄和柯衣定等三种色素。首先分析了罗丹明B、日落黄和柯衣定的分子结构并对其进行了拉曼特征峰峰位归属;然后检测了罗丹明B、日落黄和柯衣定不同浓度水溶液的SERS光谱;最后在无任何预处理条件下,检测了饮料中的罗丹明B、日落黄和柯衣定含量。在一定浓度范围内,饮料中三种色素的浓度与其SERS特征峰强度分别满足一定的函数关系,其中罗丹明B和日落黄的浓度与拉曼特征峰强度之间呈非线性关系,而柯衣定的浓度与拉曼特征峰强度之间呈线性关系。评估了本方法检测饮料中的罗丹明B、日落黄、柯衣定的信号重复性及检测回收率,结果表明SERS方法可用来对饮料中罗丹明B、日落黄、柯衣定的浓度进行半定量分析。为饮料中添加色素的现场实时检测提供了一种简便快速高效的检测方式,可用于饮料的质量控制及市场监控。     

光纤生物免疫传感器原理及关键技术研究

利用建立的反射光谱分析系统(Rifs)和SiO2表面蛋白分布的原子力显微镜(AFM)表征,提出了利用生物膜层反射光谱曲线极值点波长变化实时监测抗体抗原免疫反应的新方法. 实验表明,得到的生物免疫反应动力曲线与反应过程有很好的对应关系. 该方法克服了目前生物检测中膜厚算法的不足,方法简单有效,能够实现对生物反应过程的实时监测.     

生物传感器的应用

综述了生物传感器的类型、基本原理、目前的研究现状及应用情况。生物传感器是以生物分子作为敏感元件的一类新兴传感器，将化学信号、热信号、光信号转化成电信号或者直接产生电信号予以放大输出，从而得到检测结果。生物传感器广泛应用于食品工业、环境监测、发酵工业、军事领域和临床医学等方面。主要用于一些食品和污染物浓度的测量，微生物呼吸活性的测定，微生物培养方法的选择等，此外，还可以作为水处理设备的终端。可以预料，生物传感器将向着微型化、实用化、多样化和人工智能化的方向发展，并且还将用于对生物功能进行人工模拟，研究人工感官。生物传感器具有快速、准确、方便等优点，具有广阔的应用前景，必将在市场上开辟出一片新的天地。     

基于倏逝波的光纤生物传感器研究

构建了一种以光纤束作为激发光信号和荧光信号传输通道的光纤生物传感器结构.根据光纤探针的倏逝波理论和模式匹配理论对光纤探针的几何形状进行了设计,制作了数组光纤探针并根据需要对其中一部分进行荧光标记.选择了光纤探针置于空气中和水溶液中两种情况,对光纤传感器系统进行了信号检测实验,对比标记了的和未标记的相同几何结构参数的光纤探针两者在系统中被探测的信号差异.从二者的差别区分出系统所探测的倏逝波激发的荧光信号,证明了该光纤传感器系统的可行性.