基于可穿戴式纳米生物传感器的人体运动数据挖掘算法

针对当前人体运动数据挖掘算法无法对实时数据进行采集与分析,导致人体运动数据挖掘正确率较低且时间较长的问题,提出基于可穿戴式纳米生物传感器的人体运动数据挖掘算法。首先,利用可穿戴式纳米生物传感器采集人体运动数据,将采集到的数据转换为二进制数据形式,并对转换后的数据进行清洗与补位处理;最后,使用萤火虫算法对K均值聚类方法进行优化,利用优化后的K均值聚类方法对清洗与补位后的数据进行聚类处理。实验结果表明,所提算法的召回率平均值为97.12%,数据挖掘正确率平均值为98.42%,为运动员生理指标的实时监测与分析提供重要的数据基础。

纳米材料电化学生物传感器检测食品中赭曲霉毒素A的研究进展

赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是一种污染食品的常见真菌毒素,长期食用OTA污染的食品会严重影响人体健康。随着生物传感器技术的发展,电化学生物传感器成为OTA检测的新方向。纳米材料在电化学传感器中的应用有效提高了其性能。该文综述使用纳米材料检测OTA的电化学生物传感器的原理和特点,并对其发展方向进行展望。

基于少层MoS_(2)纳米片的光学生物传感器用于癌症标志物ctDNA的检测

癌症已成为威胁人类健康和生命的主要疾病之一。循环肿瘤DNA(ctDNA)检测作为一种实用的液体活检技术,在肿瘤诊断、靶向治疗和预后预测中具有重要的应用前景。因此,本课题研究了一种基于少层MoS_(2)纳米片的光学生物传感器用于癌症标志物ctDNA的高灵敏检测。首先,采用剪切剥离法制备少层MoS_(2)纳米片,并对制备条件进行优化,以制备横向尺寸较大、厚度均匀的少层MoS_(2)纳米片;其次,通过分散液吸光度的变化研究少层MoS_(2)纳米片在高浓度盐溶液中的加速聚集沉淀行为;然后,基于MoS_(2)纳米片对单链DNA的吸附力,研究了单链DNA对于盐诱导沉淀少层MoS_(2)纳米片的抑制作用;最后,利用杂交形成的双链DNA从少层MoS_(2)纳米片上脱落而导致的分散液吸光度的变化构建光学生物传感器,并通过cpDNA与不同浓度的ctDNA杂交对该传感器的性能进行检测。结果表明,当cpDNA浓度为100 nM时,浓度范围在25~100 nM的ctDNA与少层MoS_(2)纳米片分散液的吸光度呈反比线性关系。在401和448 nm波长处时,少层MoS_(2)纳米片分散液的吸光度与ctDNA浓度的线性回归方程分别为Y=0.23557-0.00070X,R^(2)=0.94222和Y=0.21253-0.00050X,R^(2)=0.95141。所构建的光学生物传感器成功地实现了对癌症标志物ctDNA的检测;为未来的体外癌症检测和诊断提供了一种有效的传感策略。

多交叉置换扩增结合纳米生物传感器检测伊氏李斯特菌的方法建立

目的应用多交叉置换扩增技术结合纳米生物传感器(multiple cross displacement amplification coupled with gold nanoparticle-based lateral flow biosensor,MCDA-LFB)建立一种快速、特异和灵敏的伊氏李斯特菌(Listeria ivanovii,L.ivanovii)检测方法,并对该方法进行评价。方法以L.ivanovii种特异性基因smcl为靶标设计引物,对引物进行最佳反应温度、灵敏度和特异性测试,并用模拟样本和实际样本进行评估。结果L.ivanovii-MCDA-LFB的最佳反应温度为64℃。在L.ivanovii和non-L.ivanovii菌种鉴定中,该方法特异性为100%。此外,L.ivanovii-MCDA-LFB在纯培养物和模拟污染粪便样本的灵敏度分别为10 fg/反应和6.8×10^(2) CFU/g。在195份野鼠粪便样本增菌培养物检测中,L.ivanovii-MCDA-LFB检测结果和传统培养法(ISO 11290-1)结果相同,且只需二次增菌液水煮模板即可检出。结论L.ivanovii-MCDA-LFB方法作为一种快速、灵敏和特异的诊断方法可应用于食品、医疗和科研领域。

纳米生物传感器在食源性致病菌检测中的应用研究进展

食源性致病菌污染对人们的健康造成了极大的威胁,传统检测方法操作繁琐且不能实时检测,因此,构建一种灵敏、安全、简便且消耗少的食源性致病菌检测方法很有探索意义。与传统方法相比,基于纳米生物传感器的检测技术具有特异灵敏、简易快速、检测实时、材料消耗少和检测限低等优势,本文主要阐述了基于纳米生物传感器的方法,并展开讨论了其中单模式、双模式及多模式检测的原理及应用优势,同时对纳米生物传感器在食源性致病菌检测中的应用前景提出展望,以期为优化食源性致病菌的检测方法提供一定参考。

基于纳米酶生物传感器检测真菌毒素的研究进展

纳米酶作为一种具有天然模拟酶活性的纳米材料,因兼具纳米材料性能与类似天然酶的良好催化性能,已被广泛应用于新型真菌毒素生物传感器的研发。该文对纳米酶生物传感器检测原理进行了简单介绍,并根据真菌毒素检测机理进行分类,综述了近年比色、荧光和电化学纳米酶生物传感器在真菌毒素检测方面的研究进展,讨论并比较了上述3类纳米酶生物传感器在真菌毒素检测中的优势。最后,针对目前存在的问题和发展前景进行了展望。

基于纳米复合材料修饰微针的pH值实时检测电化学生物传感器

为了更好的监控人体生理状态,本文提出了一种基于纳米复合材料修饰微针的生物传感器研制策略。通过精巧设计与高性能纳米功能膜的构建,基于不锈钢针与金丝微针基底研制了两种各具优势的pH值实时检测传感器,实现了对pH值的实时检测。结果表明,生物传感器具有毫伏级输出电压,响应时间在秒级。综上,本文所提出的纳米微针生物传感器具有高灵敏,微创,响应迅速和结构简单的优点,可以有效地实现对pH的实时检测。

基于纳米材料信号放大技术的生物传感器研究进展

生物传感器具有成本低、灵敏度高、检测速度快等优点,被广泛应用于食品安全、生物医学和环境检测等领域。信号获取是生物传感器构建过程中非常重要的一个环节,信号放大技术的应用能有效提高传感器性能。其中,纳米材料的信号放大技术在提高生物传感器的灵敏度以及加快检测速率等方面发挥着重要的作用。本文对纳米材料信号放大技术的研究现状进行了综述,并对该技术进行了展望。

纳米生物传感器用于肺癌标志物检测的研究进展

肺癌是对全人类生命和健康威胁最大的恶性肿瘤,对肺癌的早期诊断是降低肺癌死亡率的关键因素。DNA测序,聚合酶链式反应等传统的检测方法具有检测时间长、成本高,受干扰率高等局限性。基于纳米材料和电化学,电致化学发光,石英晶体微天平等技术的纳米生物传感器以其具有的易操作、高敏感性、检测迅速等优点为肺癌早期诊断提供新思路。该文主要阐述了近几年纳米生物传感器在早期肺癌标志物检测领域的研究进展,展望其今后的研究发展趋势。

基于表面增强拉曼光谱的纳米纤维基生物传感器的研究进展

为促进纳米纤维基表面增强拉曼光谱(SERS)传感器在生物医用领域的开发及应用,介绍了纳米纤维基SERS基底的组成与性能评价指标,纳米纤维基底的构建方法及其性能影响因素。通过总结纳米纤维基SERS基底的构建方法,阐述了纳米纤维与等离子体材料原位组装和后组装的2种策略,进一步探究了纳米纤维种类及其形貌等对柔性SERS传感性能的影响机制。最后展示了纳米纤维基SERS基底在生物医用领域的应用,根据生物医用领域SERS传感器的性能要求对其未来发展趋势进行展望,以期为制备高性能的纳米纤维基柔性SERS基底及拓宽其实际应用提供一定参考。

基于功能化荧光氧化石墨烯的CuNCs标记生物传感器对癌胚抗原检测的价值研究

构建基于功能化荧光氧化石墨烯(graphene oxide,GO)的荧光铜纳米簇(Fluorescent copper nanoclusters,CuNCs)标记生物传感器的荧光分析法,用于灵敏检测癌胚抗原(Carcinoembryonic antigen,CEA),分析荧光猝灭效率与CEA浓度的相关性。适配体寡核苷酸探针(aptamer)与CEA特异性结合,形成CEA-aptamer-GO-CuNCs复合物,随着CEA浓度的增加,CuNCs的荧光强度能够被有效淬灭,绘制CEA浓度与荧光猝灭效率标准曲线,通过测定待测样本的荧光猝灭效率而定量CEA浓度。本次研究建立了检测CEA的aptamer-GO-CuNCs标记生物传感器的荧光分析法,最佳孵育时间为15 min,孵育温度为37℃,CuSO4溶液最佳浓度为300μmol/L,线性范围为0.05~50ng/mL,检出限(S/N=3)为0.01ng/mL。本荧光分析法可准确检测人血清样本中CEA浓度,且检测灵敏、特异性均较好,可为临床上癌症早期临床筛查、诊断以及治疗、预后评估等提供指导。

基于rGO-AuNPS修饰丝网印刷电极的电化学生物传感器快速检测甲基对硫磷

目的:实现对甲基对硫磷的快速检测。方法:基于金纳米颗粒和还原氧化石墨烯制备了用于对甲基对硫磷进行定量检测的乙酰胆碱酯酶传感器。采用层层组装方法,将还原氧化石墨烯、金纳米颗粒、乙酰胆碱酯酶依次修饰在丝网印刷电极表面。对传感器的催化活性、阻抗特性、传感器的抑制率与甲基对硫磷浓度的关系、实际样品检测进行了评估。结果:制备的乙酰胆碱酯酶生物传感器对乙酰硫代胆碱氯化物表现出优异的亲和力,米氏常数为2.76 mmol/L。在最佳条件下,可以有效检测甲基对硫磷,线性范围为5~500 ng/mL,检出限为0.692 ng/mL。结论:该方法操作简单、成本低、稳定性好,适用于有机磷类农药的快速检测。

基于纳米材料的生物传感器检测食物过敏原的研究新进展

食物过敏已成为食品安全和公共卫生领域的突出问题之一。食物过敏尚无有效的治疗方法,依据标签信息避免接触和摄入食物过敏原依然是过敏患者的最佳选择。开发灵敏、精准、高效的过敏原检测技术对于保障消费者安全和权益至关重要。生物传感器作为一项多学科交融的检测技术,具有特异性高、反应速度快、操作简便等优点。纳米材料的飞速发展推动生物传感器不断向高灵敏度、高通量、可视化检测方向提升。近年来,基于纳米材料的生物传感器在食物过敏原检测领域得到一定应用。本文归纳了生物传感器检测食物过敏原的概况,分析了各种生物识别元件和基于不同纳米材料的生物传感器在食品过敏原检测领域的研究新进展,以期为生物传感器检测食品过敏原的深入研究和应用提供更多参考。

基于上转换信标探针构建信号放大近红外激发荧光生物传感器用于microRNA检测

基于Na YF_(4):Yb^(3+),Tm^(3+)@Na YF_4上转换纳米颗粒(Upconversion nanoparticles,UCNPs)和DNA催化发夹组装(Catalytic hairpin reaction,CHA)技术构建近红外激发(Near-infrared,NIR)荧光生物传感器,用于micro RNA的高灵敏分析。靶标micro RNA-21(mi RNA-21)可与磁珠(Magnetic beads,MBs)表面修饰的发夹H1发生toehold区域介导的链取代反应,发夹H1暴露新的toehold区域与UCNPs表面修饰的发夹H2发生反应,形成H1/H2复合物,同时mi RNA-21被取代并与新的发夹H1反应,此过程将UCNPs固定于MBs表面,而且实现了信号的循环放大。接下来通过磁分离技术,将固定于MBs表面的UCNPs分离出来,在808 nm NIR的激发下产生上转换发光(Upconversion luminescence,UCL),对mi RNA-21的检测范围为0.1~100 nmol/L,检出限为11.3 pmol/L。此外,该荧光生物传感器成功应用于血清样本中mi RNA-21的分析,表明其具有良好的实用性。

基于金负载锌/钴双金属有机框架衍生物传感器的制备及气敏性能

采用溶剂热法制备了ZIF-8/ZIF-67以及Au掺杂的ZIF-8/ZIF-67双金属有机框架,并经过高温退火形成相应的衍生物纳米结构。使用扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对制备的纳米材料进行分析,采用实验室自制的气体传感器测试系统对基于上述纳米材料制备的两种气体传感器(纯ZIF-8/ZIF-67气体传感器、Au-ZIF-8/ZIF-67气体传感器)的气敏性能进行研究。测试结果表明,Au-ZIF-8/ZIF-67传感器对丙酮(C_(3)H_(6)O)气体的气敏性能优于纯ZIF-8/ZIF-67传感器。在最佳工作温度300℃下,Au-ZIF-8/ZIF-67气体传感器对体积分数为1×10^(-4)C_(3)H_(6)O气体的响应度达到209.12,约为纯ZIF-8/ZIF-67气体传感器的11倍,并且该传感器能检测丙酮气体的最小体积分数为5×10^(-8)。此外,Au-ZIF-8/ZIF-67气体传感器还具有良好的重复性和长期稳定性。

基于纳米材料的适配体生物传感器检测真菌毒素研究进展

真菌毒素是真菌在饲料或食品中生长所产生的次级代谢产物,通过食物链可在人和动物体内不断蓄积,且较难通过代谢排除,给人体和畜牧业构成了较大威胁。因此,真菌毒素的监测成为了预防真菌毒素污染的重要途径之一。近年来,随着纳米材料科学的飞速发展和研究人员在真菌毒素检测方面的不断深入研究,基于纳米材料的适配体生物传感在真菌毒素检测领域得到了广泛应用。与传统检测方法相比,适配体与纳米材料联用检测技术更加快捷、方法更加简单、成本更加低廉。因此,本文归纳了近几年有关真菌毒素快速检测方面的文献,分析总结了以纳米材料为基础的适配体生物传感器用于真菌毒素的快速检测研究,以及有关食品安全现阶段面临的主要问题,期望对真菌毒素检测的相关研究发展起到一定的借鉴与启示。

TiO_(2)复合纳米材料在电化学酶传感器中的应用

近年来,生物传感器逐渐普及到各领域,如食品检测、生物医疗、化学分析等。随着纳米技术领域的快速发展,通过将各种纳米技术应用到电化学酶传感器,促进电化学酶传感器向全新方向发展。目前,纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特征,与其他材料相比较,其具有光、磁、电等突出表现。在生物传感器方面,要求电极材料具有良好的导电性和相容性,能同步负载大量的生物酶分子,提高生物酶分子与电极间的传递效率,缩短效应时间,提高传感器的灵敏度,从而实现传感器性能最佳化。

基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测中的应用

比色生物传感技术由于具有灵敏度高、方法简单并且容易操作等优点,已广泛应用于生物环境中污染物检测、生物体内重要标志物的检测以及癌症筛查等多个领域。基于纳米酶的比色生物传感器主要是借助纳米酶自身所具有的催化能力,模拟类过氧化物酶活性,将显色剂氧化生成有色溶液,从而实现可视化检测,并通过对有色溶液吸光度的检测得到相关物质的含量。与无纳米酶的比色生物传感器相比,基于纳米酶的比色生物传感器具有选择性更高、检测更快以及灵敏度更高等优点。纳米酶在具有天然酶活性的同时还具有成本低、稳定性好的、易于合成等优点,其相关研究越来越广泛。目前,基于纳米酶的比色生物传感器已成为辅助相关医学检测的重要方法,同时也广泛应用于便携和实时性相关检测当中,为医学检测提供了重要的支持和保障。为了提高比色生物传感器的灵敏度以及应用范围,研究人员也在致力于增加可检测物质的种类以及纳米酶种类的多样化等。本文主要介绍基于纳米酶的比色生物传感器的检测原理、几类典型的纳米酶,以及基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测领域中的应用情况和研究进展。

金纳米颗粒的制备及其在电化学生物传感器中的应用进展

金纳米颗粒(AuNPs)因其特殊的物理化学性质,其在生物催化及电化学生物传感器中有着越来越多的应用。其制备方式及步骤简单,与电化学生物传感器相结合可更加灵敏、特异地检测重大疾病的核酸、蛋白、肿瘤标志物等。该文章对于AuNPs的制备及在电化学生物传感器中的应用进行介绍。

光导纤维光谱法——Ⅵ.光导纤维生物传感器

本文系统地评价了各类光导纤维生物传感器的工作原理、特点、制备方法和分析应用。