压电生物传感器研究进展①

压电生物传感器是一种新型的生物传感器，它将压电传感器的灵敏性和生物反应的特异性结合在一起。与传统的生化分析方法相比，压电生物传感器具有结构简单、不需要标记、检测时间短等特点。近年来，压电生物传感器在临床诊断、生物技术、食品卫生检验等领域得到了广泛的应用。本文对压电生物传感器的研究现状作了综述，讨论乐压电生物传感器在各个领域的应用，压电生物传感技术的关键问题，以及不同种类的压电生物传感器。     

压电石英晶体生物传感器技术要点及展望

简介了生物传感器的分类,重点介绍了压电石英晶体生物传感器的基本原理、基本构成、检测流程、振荡电路、检测池的设计、固定化技术等内容,分析了压电石英晶体生物传感器的特点及研究中存在的不足,并对今后的研究方向提出一些看法与展望.     

压电生物传感器

虽然压电效应在上一世纪业已发现,但是压电石英晶体在化学传感器中的应用却是1995年Sauerbrey导出了频率-质量关系式之后才实现的.1964年King报道了第一个压电石英晶体检测器.至今,压电石英传感器已广泛用于气体、液体试样分析.我国姚守拙等人在压电石英晶体的分析应用领域率先进行了大量的研究工作.根据Sauerbrey方程,结合生物体中某些高选择反应,通过对石英晶体表面进行修饰,使其能选择性地与被检测物质作用,便可制成压电生物敏感元件(或压电生物传感器).1972年Shons首次用抗原涂膜压电晶体来检测溶液中的抗体,由于当时技术的限制及人们对该类传感器认识不足,未能得到较好地发展,直到本世纪80年代中期才为人们所重视.目前国外对此新领域的研究非常活跃,但国内尚未见压电生物传感器方面的研究报道.现对     

压电传感器在环境监测中的应用

简要介绍了压电石英晶体微天平（ＱＣＭ）及表现声波（ＳＡＷ）压电传感器的基本原理，从ＱＣＭ化学传感器毒气检测、ＱＣＭ化学传感器液相检测、ＳＡＷ化学传感器分析、压电生物传感器物质分析、压电生物传感器液相分析、压电传感器陈列、非质量效应压电传感器等方面介绍了近年来压电传感器在环境监测领域的研究进展，并展望了压电传感顺在环境监测中的应用前景。     

压电石英晶体生物传感器应用研究进展

压电石英晶体生物传感器是利用压电石英晶体振荡频率对晶体表面质量负载和表面性状如密度、粘度、电导、介电常数等的高度敏感性与生物识别分子的高度特异性相结合发展起来的一种新型传感器。它具有灵敏度高、特异性好 ;操作简单 ,不需任何标记 ;检测速度快 ,成本低廉 ;能实时检测等特点。近年来 ,压电石英晶体生物传感器在医学实验诊断、军事监控、环境监测、食品卫生检验、工业生产实时监测等野外流动作业和在线检测等领域得到广泛应用。     

DNA生物传感器的进展

DNA生物传感器是分子生物学与微电子学、电化学、光学等相结合的产物 ,它将在生命科学与信息科学之间架起一道桥梁 ,成为DNA信息分析检测最重要的技术之一。简要介绍了电化学DNA生物传感器、压电石英晶体DNA生物传感器、光学DNA生物传感器的结构原理     

压电生物传感器检测新进展

近年来,随着压电生物传感器在各方面的广泛应用,关于提高它的性能、优化其检测方法的研究也越来越多。压电生物传感器的信号转换器———石英晶体,其各方面性质得到了更深入的开发和应用,并且其他的高科技手段,比如纳米技术、生物物质的化学修饰等方法也被应用于压电生物传感器的临床检测当中,从而更加显示了生物传感器这一新领域的广阔前景。     

基于压电基因传感器的DNA计算

压电基因传感器是一种新型的生物传感器,它把压电传感器的灵敏性和DNA杂交反应相结合．与传统的基因检测技术相比,它具有结构简单、无需标记、检测时间短、检测信号易处理等特点．将它用于分子运算,与常规的DNA芯片相比,它的检测结果更易于进行自动化处理,因此便于构建大规模的分子运算机器．文中在压电基因传感器和新兴学科DNA计算的基础上,给出了解决0-1规划问题新的DNA计算方法,并指出以前两种基于表面DNA计算在解决这一问题时的不足．与以往的DNA计算方法相比其输出的是电信号,因此具有操作易自动化、识别解更方便和高信息量的优点．与使用常规DNA芯片的表面DNA计算相比,使用压电基因传感器进行DNA计算可以克服可行解识别困难的问题．压电基因传感器技术有望成为新的分子运算工具,可作为构建自动化的DNA计算机的基础．     

压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用

介绍了应用有机高分子压电材料聚偏氟乙烯(PVDF)制作的压电传感器和结合电子线路进行的心音监测试验.压电薄膜传感器的设计利用了阻抗变换器,使PVDF膜的高阻抗输出变为低阻抗输出,输出阻抗为3kΩ左右,并在后续电子线路中设计了高信噪比的放大电路,可对信号进行有效的放大;配合单片机、存储器等芯片技术研制出初步监测心音心电信号的监测系统,能进行心音心电信号数据的采集、传送、处理.实验表明,该薄膜传感器与整机之间结构、性能完全匹配,该心音心电监测系统能够准确监测人体心音心电信号.     

微型石英晶体生物传感器的研究

介绍了一种压电免疫传感器 ,它是利用压电元件的质量敏感性质 ,结合生物免疫识别特性而形成的一种自动化分析检测传感器 ,可对多种抗原或抗体进行实时、快速地定量测定 ,并可用于反应动力学的研究。具有高特异性、高灵敏度、响应快和小型简便等特点。文中给出了利用该仪器进行一些实验研究得到的结果。     

压电石英晶体传感器在单链及乙肝病毒检测中的应用

建立压电石英晶体传感器检测乙肝血液样品的方法。在石英晶体表面固定单链DNA,构建压电晶体DNA生物传感器,然后,分别与乙肝病毒的特异性片段和处理过的乙肝血液样品进行杂交反应。DNA传感器能较好地诊断出血清中的HBV病毒基因。压电石英晶体传感器操作方便、省时,且具有较好的准确度,在临床诊断中有很好的前景。     

压电生物传感器检测肝癌细胞的粘弹性

以HepG2肝癌细胞为研究对象,用压电生物传感器研究了肝癌细胞的粘弹性以及紫杉醇对其粘弹性的影响.实验结果表明:HepG2细胞在传感器表面的粘附过程中,细胞粘弹性增加;紫杉醇与HepG2细胞相互作用过程中,细胞粘弹性呈浓度依赖性下降.这一结果与压电传感器的声阻抗响应理论分析一致.     

基于薄膜体声波谐振器的免疫球蛋白传感器制备

研制了一种基于薄膜体声波谐振器（ FBAR）的生物免疫球蛋白传感器,该FBAR采用AlN作为压电层,3对Ti/W金属层作为布拉格声学反射层,工作频率为2.047 GHz,回波损耗为－32 dB。利用自组装膜法修饰顶部金电极敏感区域。测试了免疫球蛋白G抗体和抗原的特异性结合前后传感器的指标变化。结果得到传感器的Q值和灵敏度分别达到846,3.38 kHz·cm2/ng,远高于广泛使用的石英晶体微天平（ QCM）,具有广阔的应用前景。     

A piezoelectric micro-cantilever bio-sensor using the mass-micro-balancing technique with self-excitation

A biosensor was developed for using in a Lab-On-a-Chip (LOC). The sensor detects the change in the resonance frequency of a micro-cantilever with a piezoelectric film. This is the mass micro-balancing technique, which has been successfully used for detecting bio-materials in the quartz crystal microbalance (QCM). The PZT film, a piezoelectric film, is designed to act as both sensor and actuator. The geometry of the micro cantilever is optimized to maximize the sensitivity and minimize the environmental effects such as viscous damping and added mass effect in liquid. The fabricated sensor is composed of a 100 μm long, 30 μm wide, and 5 μm thick cantilever with a 2.5 μm thick piezoelectric (PZT) layer on it. The ratio of thickness to length of the micro cantilever is very high compared to others in micro cantilever-based studies. This high aspect ratio is the key to maximize the sensitivity and minimize the environmental effects. The fabricated micro sensor was tested by detecting the mussel gluing protein, the insulin-anti insulin binding protein and the poly T-sequence DNA.     

Numerical simulation for sensitivity and accuracy enhancement of micro cantilever-based biosensor employing truss structure

Micro-cantilevers are very effective and reliable devices for bio-sensing applications. In this work, a novel biosensor based on micro-cantilever array was designed, simulated and optimized for different bio-sensing applications with high sensitivity, high accuracy, high throughput, and high Q factor. A truss structure designed in the anchored end of the micro-cantilever which was effective in improving the sensitivity to increase detection accuracy. Also, the effects of the surrounding medium are minimized by this structure to achieve high Q factor and longer vibration for bio-sensor. All the results are compared by the conventional micro-cantilever. As a result, the Q factor is increased from 52.1 to 126.1 within water medium and from 51.8 to 120 within ethanol medium. The actuation of novel MCL is simulated by different piezoelectric materials, the results proof that the amplitude of displacement for the PZT-5H is more efficient than AlN.

     

基于纳米晶PZT／石英的压电生物质量传感器研究

制作了一种新型的基于纳米晶PZT／石英的压电生物质量传感器。采用了溶胶-凝胶法在石英晶体表面制备了纳米晶PZT薄膜,形成PZrr／石英结构的敏感单元。研究了纳米晶PZT在石英基体上的微观结构、表面形貌;探讨了纳米晶PZT／石英作为敏感单元在细胞检测中的作用。实验结果表明：PZT薄膜的晶粒大小为20-30nm,沿〈101）晶向择优生长,并且,薄膜表面平整,结构致密。纳米晶PZT／石英结构的敏感单元使生物细胞传感器的灵敏度得到了提高。