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微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室发表题为“基于磁致伸缩效应的磁-力-电耦合增敏生物传感器”的研究论文

日期:2023年02月20日

微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室在《Sensors and Actuators B: Chemical》(SCI一区 IF 9.221)发表题为“基于磁致伸缩效应的磁--电耦合增敏生物传感器” (Magneto-stress-electric-coupled biosensors originated in magnetostrictive effect for sensitization)的研究论文。基于力-电耦合的生物传感器可以实现多种多样的生物分子的无标识定量检测。目前,该类传感器已经用于疾病的诊断与预防、基因工程中的基因筛选等领域。然而,这类传感器的灵敏度还有待进一步提高,以满足疾病辅助诊断的需求。

在这项工作中,我们希望通过磁场引起铽镝铁(TbDyFe)磁致伸缩,导致TbDyFe-PDMS薄膜形变,从而抵消薄膜重力的原理来提高传感器灵敏度。为此,我们通过物理混合的方法,将铽镝铁(TbDyFe)均匀的混合在PDMS中,制备成TbDyFe-PDMS薄膜,并在薄膜两面分别制备的AgNW层和AuNP层,从而实现磁--电耦合生物传感器的制备。所制备的生物传感器具有高灵敏度、高特异性、高选择性、高重复性,完成了两种与肾病密切相关的生物分子的检测:人血清白蛋白(HSA)和葡萄糖,检测极限分别达到0.21 ng/mL0.45 nM的人血清白蛋白(HSA)和葡萄糖的检测,并实现了临床人尿样本中HSA和葡萄糖的精准检测。探讨了磁--电耦合增敏生物传感器的传感机理,为进一步研发高灵敏度力-电耦合传感器提供了理论和实验依据。

课题组的桑胜波教授为本工作第一作者,赵冬为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、山西省基础研究项目的大力支持。