新工科背景下生物医学传感技术教学模式探究

生物医学传感技术是生物医学工程专业的核心专业课之一,是有关生物医学信息获取的技术,也是生物医学工程技术中的一个先导和核心技术,它与生物力学、生物材料、人体生理、生物医学电子与医疗仪器、信号与图像处理等其他生物医学工程技术直接相关,并且是这些技术领域研究中共性的基础和应用研究内容,具有非常旺盛的生命力。因此,提高该课程的教学质量是关系生物医学工程专业本科教学质量的重要一环,只有不断研究和选择先进的教学理念及教学方法.

基于Nafion-聚苋菜红-石墨烯纳米复合膜修饰玻碳电极的一氧化氮生物医学传感

通过简单可控的滴涂成膜法和电聚合法,将Nafion-聚苋菜红-石墨烯纳米复合膜固定于玻碳电极表面,构建了一种新型NO生物医学传感界面。电化学表征表明,纳米复合膜对于NO的电化学氧化具有良好的催化效应。借助于电子扫描显微镜技术和电化学交流阻抗技术对纳米复合膜的电催化机理进行了探讨,并对传感器的性能进行了考察。结果表明,该传感器具有较宽的线性范围(1.0×10^(-7)~5.1×10^(-4) mol/L),检出限低至1.8×10^(-8) mol/L。方法具有重现性好、稳定性好、灵敏度高以及抗干扰能力强等优点。将该传感器应用于小鼠母瘤神经细胞释放NO的监测,取得了令人满意的结果。

新型一氧化氮生物医学传感功能材料的制备及表征

借助于电化学沉积法和二步电聚合法,制得了金纳米颗粒-聚灿烂甲酚蓝纳米复合膜,并将其固定于玻碳电极表面.利用扫描电子显微镜技术,对纳米复合膜的表面形貌进行了表征.电化学试验显示:该纳米复合物对一氧化氮的电化学氧化具有明显的催化作用.纳米复合膜呈三维多孔结构,修饰电极具有较大的比表面积,有助于一氧化氮在电极表面的富集.电化学交流阻抗谱学表征表明:纳米复合膜修饰玻碳电极具有较小的界面电阻,有利于加快一氧化氮与电极之间的电子传递.该纳米复合膜制备方法简单可控,纳米复合物对一氧化氮氧化的电催化效应明显,有望在一氧化氮生物医学传感发挥作用.

面向生物医学工程专业的生物医学传感技术教材改革浅析

作为本学科本科教育必修课程之一,生物医学传感技术这门课程对学生日后使用、改进及设计适用于生物医学问题的传感器及相关系统奠定了基础。但由于该学科本身的特点和发展现状,目前适用于生物医学工程学科的生物医学传感技术教材不但数量较少,且均存在一定的局限性。本文基于目前生物医学传感技术发展的现状和生物医学工程本科生培养的需求,初步探讨了关于面对生物医学工程学科的生物医学传感技术教材改革的思路。

仿生传感技术的研究进展

人体是各种传感器云集之处,这些人体传感器具有灵敏度高、选择性好、集成度高等特点,因此,模仿人体的生物感受器研制仿生传感器成为传感技术的一个重要发展方向。评述目前国际上仿生传感技术的研究进展;介绍我们在电子鼻与电子舌和细胞传感器等仿生传感技术的研究和在生物医学领域的应用情况;展望该领域的发展前景。

基于DNA杂交耦合的仿生嗅觉传感器研究

基于DNA杂交耦合技术,研究以嗅觉受体蛋白作为敏感材料,利用声表面波(surface acoustic wave,SAW)器件检测敏感材料对特异性气味分子的响应特性,开发了1种新型仿生嗅觉受体传感器。首先,采用分子克隆技术获得嗅觉受体蛋白;其次,利用一对序列互补的DNA单链分别共价连接到嗅觉受体蛋白和SAW器件的敏感区域;最后,基于互补单链DNA杂交的原理将嗅觉受体蛋白与SAW器件相耦合,并检测传感器对不同气味分子的响应。结果表明,该传感器可以特异性地识别嗅觉受体蛋白的天然配体,而对其他被检测的气味分子没有明显的响应。由于采用了DNA杂交耦合技术固定嗅觉受体蛋白,与直接涂覆嗅觉受体蛋白的耦合方法相比,传感器的灵敏度提高了大约1.5倍。这些结果说明DNA杂交耦合技术可以有效提高嗅觉受体传感器的性能。

腔增强吸收光谱技术研究与应用进展(特邀)

腔增强吸收光谱技术(CEAS)具有测量精度高、响应时间快、空间占用少等优势,在痕量气体检测与精密光谱测量中发挥了重要作用。本文结合计算与实验结果,阐明了腔增强技术对信号增强的共性原理及实验测量吸收系数的方法,进而介绍了几种具有代表性的腔增强吸收光谱技术,包括:相干光CEAS技术、非相干光CEAS技术及光梳相干宽带CEAS技术等。以此为基础对腔增强吸收光谱技术在大气污染检测、生物医疗传感、化学反应动力学诊断等方面的应用进行综述。最后对腔增强吸收光谱技术的未来发展进行了展望。

等离子体共振光纤光栅生物传感器综述

等离子体共振传感技术是当今实用化最强、最有可能实现单分子检测的生物医学检测技术之一。高灵敏度的等离子体共振传感技术与细如发丝的光纤载体相结合,为现代生物传感研究提供了一种可实现在体原位检测的全新方法。系统介绍了基于光纤光栅的等离子体共振生物医学传感机理与关键技术,通过能量汇聚的表面共振场实现了10^(-6)~10^(-8) RIU的超高精度折射率测量,为生物医学提供了超低检出限(pM^fM量级)、特异性及原位实时检测新方法。此外,此类传感器还可提供绝对式/相对式多参量同时检测手段,能有效消除环境干扰影响,确保传感器的稳定性和可靠性。最后,回顾了近些年等离子体共振光纤光栅生物医学传感领域取得的研究进展(包括蛋白、血糖、微生物、气体等样本原位检测),并进行总结和展望。

用于在体测定的复合针型固态氧电极的研制及应用

复合针型固态氧电极具有体积小、强度大的特点．灵敏度为0．1kPa，线性范围0.1-20kPa，响应时间t0.9＜1．5min.适于在体连续、跟踪测定活体组织深部的氧分压．

金纳米棒自组装的研究进展与未来展望

金纳米棒(GNRs)由于其独特的光学和电学性质而备受关注,这些性质取决于其形状、大小和长径比,通过有序的自组装,具有特殊形态的GNRs将表现出更优异的功能化应用。以驱动GNRs自组装的作用力角度出发,综述了过去十几年在GNRs的可控组装方面取得的重大进展,这些经自组装后的纳米材料表现出了更丰富的形态和更优异的光电特性,使其更适用于各种分析物的传感及纳米材料科学领域。

人体器官芯片构建的研究进展

人体器官芯片通过在微流体芯片上构建微缩组织或器官来模拟人体组织或器官的结构、功能及微环境.人体器官芯片研究的提出,为药物临床前试验中动物模型的低通量、高花费、跨物种差异、重现性差等问题提供了解决方案,或将成为下一代通用体外评价模型.本文综述了人体器官芯片的类型与特征,总结了人体器官芯片构建的普遍设计思路,并从细胞、芯片材料与加工、微环境构建与器官芯片测量几方面对器官芯片的构建进行技术拆解,最后讨论了目前器官芯片研究所面临的挑战与机遇.