组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
前列腺特异性抗原（PSA）、人表皮生长因子受体2（HER-2/neu/erbB2）、抗瓜氨酸化蛋白抗体（ACPA）、类风湿因子（RF）、葡萄糖（glucose）；样品基质：血清、血液/全血、临床样品。
检测原理
无标记生物传感器通常将抗体、适配体、寡核苷酸或酶等识别元件固定在换能器表面。样品中的目标物与识别元件特异性结合后，会在传感界面引起质量、厚度、折射率、阻抗、电导或温度等物理化学参数变化。换能器将这些界面变化转换为可测量的电信号、光信号、声信号或热信号：例如QCM/SAW中结合质量增加导致频率下降，SPR中界面折射率变化引起共振角偏移，电化学阻抗法中双电层或电荷转移阻抗改变。信号大小随目标物浓度增加而单调变化，因此可通过校准曲线定量。由于不使用酶、荧光或电化学发光标记物，直接法步骤少、成本低，但复杂基质中需依靠SAM、水凝胶和定向固定抑制非特异结合；间接抑制法可改善选择性，但可能增加步骤。
检测灵敏度
原文未报告具体生物传感器 LOD、灵敏度斜率或 R^2；仅提及商业 HER-2/neu 免疫分析线性范围: 0.1–250 ng/ml。
效应效果
综述指出，无标记直接法简单低成本，但血清等复杂基质易非特异结合；金表面SAM、16-巯基十六酸固定抗体及PEG/葡聚糖水凝胶可抗干扰。文中举例：抗体经16-巯基十六酸固定于金表面后可用于血清检测；ACPA的SPR微阵列成像最低可测浓度略高于ELISA；功能化单壁碳纳米管QCM检测ACPA灵敏度高于ELISA。ACPA对类风湿关节炎特异性95%–99%，RF仅75%患者阳性且健康人3%–5%。HER-2/neu商业免疫分析线性范围0.1–250 ng/ml，但需标记且耗时>1 h。作者主张一次性、微流控集成和多参数阵列适合POCT。
传感器的构成
- 换能器基底：金、金属氧化物、石英/玻璃或聚合物表面，提供电、光、声或热信号转换基础
- 功能化连接层：硫醇自组装单分子层（SAM）或硅烷（APTES、GOPS），引入氨基/环氧基等反应位点
- 抗非特异结合层：羧甲基葡聚糖或聚乙二醇（PEG）水凝胶，降低血清等复杂基质非特异吸附
- 生物识别元件：抗体、酶、寡核苷酸或适配体，经EDC/NHS、亲和层或共价偶联固定，实现特异性识别
- 封装与微流控模块：聚合物、PDMS、PMMA等，保护传感器并实现样品输送与一次性使用
- 读出系统：电化学、光学、声学或热学换能器及仪器，将界面变化转换为可量化信号
中文摘要
自1962年Clark和Lyons提出首个葡萄糖生物传感器以来，诊断应用对生物传感器的需求持续增长。早期研究主要关注检测原理和识别元件，而生物传感器封装与微流控集成直到近年才受到重视。然而，要获得用户友好且性能可靠的分析装置，必须将识别元件、换能器、封装和微流控系统作为整体进行设计。本综述概述了将适合诊断应用的生物传感器集成到封装中，并将封装后的传感器进一步集成到微流控环境中的要求与解决方案，从而形成完整、高效的诊断分析装置。文中描述了完整生物传感器仪器所需的关键组件，并讨论了满足诊断应用需求、如一次性组件和多参数检测阵列的最新进展。最后，基于无标记检测格式以及癌症和自身免疫疾病重要生物标志物的检测，概述了生物传感器在临床诊断领域的现状与未来发展方向。
英文摘要
Since the first biosensor was introduced in 1962 by Clark and Lyons, there has been increasing demand for such analytical devices in diagnostic applications. Research initially focussed mainly on detector principles and recognition elements, whereas the packaging of the biosensors and the microfluidic integration has been discussed only more recently. However, to obtain a user-friendly and well-performing analytical device, those components have to be considered all together. This review outlines the requirements and the solutions suggested for the integration of suitable biosensors in packaging and the integration of those encapsulated biosensors into a microfluidic surrounding resulting in a complete and efficient analytical device for diagnostic applications. The components required for a complete biosensor instrument are described and the latest developments which meet the requirements for diagnostic applications, such as single-use components and arrays for multiparameter detection, are discussed. The current state and the future of biosensors in the field of clinical diagnostics are outlined, particularly on the basis of label-free assay formats and the detection of prominent biomarkers for cancer and autoimmune disorders.