本书选择了作者参与的国家自然科学基金项目所支持的几个技术主题，系统介绍了新型AuNP-PDMS复合薄膜合成技术及其生物传感研究、表面应力生物传感器的设计、传感机理以及分析技术等在新型微纳传感方面的研究成果。书中首先介绍了原位可控和两步还原的新型AuNP-PDMS复合薄膜合成技术，在此基础上分别介绍了三明治型和栅格型AuNP-PDMS复合薄膜的制备方法，最后基于表面应力生物传感器介绍了不同类型的新型AuNP-PDMS复合薄膜的生物传感特性。 本书适合传感科技领域的工作者以及相关专业高校师生学习、参考。

随着第四次工业革命的不断推进，科技发展进入全新时代，传感技术的发展也愈发势不可当。在传感领域中，新型生物传感技术是连接生物医学、信息科学和生命科学的重要手段。在新时代背景下，高效检测生物分子、细胞或细菌已成为新型生物传感技术发展的必然趋势。新型生物传感技术与信息技术相结合，逐渐发展为智能生物传感的数字工程，这一工程必将得到极大的发展，使21世纪成为一个生物经济的时代。 本书共七章。第一章综述了生物传感器和新型AuNP-PDMS复合薄膜的研究现状，初步介绍了AuNP-PDMS复合薄膜的制备方法、传感机理等背景资料。第二章主要介绍了AuNP-PDMS复合薄膜的原位还原可控合成技术、表征、制备原理、电学特性、导电机理及其应力、应变响应特性。第三章介绍了AuNP-PDMS复合薄膜的两步还原合成技术及其表征；第四章主要介绍了基于AuNP-PDMS复合薄膜物理吸附的表面应力生物传感器的制备方法、传感机理及其生物传感特性。第五章介绍了基于AuNP-PDMS复合薄膜的特异性表面应力生物传感应用；第六章主要介绍了三明治型AuNP-PDMS复合薄膜合成技术及其生物传感应用；第七章介绍了栅格型AuNP-PDMS复合薄膜合成技术及其生物传感应用。 本书结合作者自己的研究成果，对新型AuNP-PDMS复合薄膜及其生物传感应用进行了综述和现阶段成果介绍，包括表面应力生物传感器的设计、分析、测试、表征等方面的相关理论和技术。 在本书完成之际，衷心地感谢太原理工大学信息与计算机学院院长、微纳传感与人工智能感知山西重点实验室主任桑胜波教授对本书写作的全力支持；感谢作者所参与的国家自然科学基金项目的资助；同时也感谢书中所涉及的参考书籍、论文以及相关网站的作者们。 因作者学术水平具有一定的局限性，以及新型传感技术仍处于不断发展中，书中难免出现不妥之处，请广大读者不吝指正。 作 者 2022年3月

第一章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 生物传感器 2 1.2.1 生物传感器的定义及特性 2 1.2.2 生物传感器的分类 3 1.2.3 生物传感器的应用与研究现状 4 1.3 表面应力生物传感器 6 1.3.1 表面应力 6 1.3.2 表面应力生物传感器的特点 7 1.3.3 表面应力生物传感器的结构与类型 8 1.3.4 表面应力生物传感器的应用与研究现状 10 1.4 AuNP-PDMS复合薄膜 15 1.4.1 AuNP-PDMS复合薄膜的合成材料及特点 15 1.4.2 AuNP-PDMS复合薄膜的合成方法 17 1.4.3 AuNP-PDMS复合薄膜的应用研究 23 本章小结 30 第二章 AuNP-PDMS复合薄膜的原位还原可控合成技术与表征 31 2.1 引言 31 2.2 AuNP-PDMS复合薄膜的原位还原可控合成技术 32 2.3 AuNP-PDMS复合薄膜的表征 35 2.4 AuNP-PDMS复合薄膜的合成原理 42 2.5 AuNP-PDMS复合薄膜的电学特性 44 2.5.1 AuNP-PDMS复合薄膜的电学测试 44 2.5.2 AuNP-PDMS复合薄膜的导电机理 46 2.5.3 AuNP-PDMS复合薄膜的应力-应变响应特性 47 2.5.4 AuNP-PDMS复合薄膜的电学特性仿真 50 本章小结 52 第三章 AuNP-PDMS复合薄膜的两步还原合成技术与表征 54 3.1 引言 54 3.2 AuNP-PDMS复合薄膜的两步还原法合成技术 55 3.2.1 AuNP-PDMS复合薄膜的两步还原法合成工艺 55 3.2.2 AuNP-PDMS复合薄膜的光学表征 57 3.2.3 两步还原法合成AuNP-PDMS复合薄膜的改进 62 3.3 两步还原法合成AuNP-PDMS复合薄膜的电学测试 63 3.4 AuNP-PDMS复合薄膜的其他合成技术 66 本章小结 67 第四章 AuNP-PDMS复合薄膜基于物理吸附的表面应力生物传感应用 69 4.1 引言 69 4.2 AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器的制备工艺 70 4.3 传感器的改性与结构优化 72 4.4 AuNP-PDMS复合薄膜用于葡萄糖传感 76 4.4.1 葡萄糖检测机理 76 4.4.2 葡萄糖传感特性 76 4.5 AuNP-PDMS复合薄膜用于BSA传感 77 4.5.1 BSA检测机理 78 4.5.2 BSA分子吸附表征 78 4.5.3 BSA传感特性 79 4.6 AuNP-PDMS复合薄膜用于E.coli传感 82 4.6.1 E.coli检测机理 83 4.6.2 E.coli O157∶H7传感特性 83 本章小结 85 第五章 AuNP-PDMS复合薄膜的特异性表面应力生物传感应用 87 5.1 引言 87 5.2 AuNP-PDMS复合薄膜用于葡萄糖的特异性传感 88 5.2.1 GOx的修饰 89 5.2.2 GOx的修饰原理 90 5.2.3 葡萄糖检测原理 91 5.2.4 pH和H2O2对葡萄糖检测的影响 92 5.2.5 葡萄糖传感特性 94 5.2.6 葡萄糖检测的特异性 95 5.3 AuNP-PDMS复合薄膜用于E.coli O157∶H7的特异性传感 95 5.3.1 表面应力生物传感器的E.coli抗体修饰 96 5.3.2 E.coli检测原理 97 5.3.3 E.coli传感特性 98 5.3.4 E.coli的活性检测 101 5.3.5 E.coli检测的特异性和选择性 102 5.3.6 E.coli传感器的稳定性 104 5.4 AuNP-PDMS复合薄膜用于BSA的特异性传感 105 5.4.1 表面应力生物传感器的BSA抗体修饰 105 5.4.2 BSA表征 106 5.4.3 BSA的检测原理 107 5.4.4 BSA的传感特性 108 5.4.5 BSA检测的特异性 109 本章小结 109 第六章 三明治型AuNP-PDMS复合薄膜合成技术与生物传感应用 112 6.1 引言 112 6.2 三明治型AuNP-PDMS复合薄膜合成与传感器制备工艺 112 6.3 三明治型AuNP-PDMS复合薄膜用于葡萄糖传感 114 6.3.1 传感器GOx的修饰 114 6.3.2 葡萄糖的传感机理 114 6.3.3 葡萄糖的传感特性 115 6.3.4 葡萄糖检测的特异性 117 6.3.5 葡萄糖传感器的稳定性 118 6.4 三明治型AuNP-PDMS复合薄膜用于BSA传感 118 6.4.1 传感器 BSA抗体的修饰 118 6.4.2 BSA的传感机理 119 6.4.3 直接分析法检测BSA 120 6.4.4 夹心免疫分析法检测BSA 121 6.4.5 夹心免疫分析法检测BSA的特异性 124 6.4.6 夹心免疫分析法检测BSA的选择性 125 6.4.7 夹心免疫分析法检测BSA的稳定性 126 本章小结 126 第七章 基于3D打印的栅格型AuNP-PDMS复合薄膜合成技术与生物传感应用 128 7.1 引言 128 7.2 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜合成技术与表征 129 7.2.1 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜合成工艺 130 7.2.2 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜的表征 132 7.3 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器的制备 135 7.4 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器用于HSA传感 137 7.4.1 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器的HSA抗体修饰 138 7.4.2 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器的HSA检测 140 7.4.3 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器检测HSA的特异性和选择性 144 7.4.4 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器检测HSA的稳定性 146 7.4.5 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器的实际样品检测 147 7.5 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器用于CEA传感 148 7.5.1 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器的CEA抗体修饰 149 7.5.2 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器检测CEA 150 7.5.3 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器检测CEA的特异性和选择性 152 7.5.4 栅格型AuNP-PDMS复合薄膜表面应力生物传感器检测CEA的稳定性 153 本章小结 154 参考文献 156