Recent developments in waterborne pathogen detection technologies.
水传播病原体可经粪便排放、雨水径流、农业与工业活动以及供水基础设施缺陷进入水体,并引起腹泻、胃肠炎、霍乱和伤寒等疾病;由于儿童死亡率较高,对公共健康构成严重威胁。已有研究表明,采用传统培养法和分子技术监测水体中的病原体可管理这些疾病,但存在检测耗时长、难以检测低浓度病原体等不足。有效防控需要快速、灵敏、高选择性、经济高效的水体病原体...
水传播病原体可经粪便排放、雨水径流、农业与工业活动以及供水基础设施缺陷进入水体,并引起腹泻、胃肠炎、霍乱和伤寒等疾病;由于儿童死亡率较高,对公共健康构成严重威胁。已有研究表明,采用传统培养法和分子技术监测水体中的病原体可管理这些疾病,但存在检测耗时长、难以检测低浓度病原体等不足。有效防控需要快速、灵敏、高选择性、经济高效的水体病原体...
介孔硅纳米颗粒(MSNs)具有可控孔径、高比表面积、良好生物相容性和易于共价功能化等特性,可用于构建高效生物传感器。其表面可稳定连接抗体、适配体等识别元件,有序孔道可负载染料或电活性物质,并在目标分析物触发下释放,实现光学或电化学检测。本文综述了最近五年基于 MSNs 的光学与电化学传感平台在癌症生物标志物检测中的研究进展,并按肺癌...
生物传感器的发展受新型功能转能材料推动。材料创新有望突破硬件限制、降低成本并扩大应用。光学传感器因可近实时、无创且灵敏地检测分析物而受关注;光学换能器可将物理、化学或生物事件转化为荧光、折射率或光谱位移等可检测变化。智能换能器还能改善信号传递与放大,提升生物传感器实用性,而当前应用常受限于传感区域内识别物–分析物相互作用难以重复。刺...
近年来,核酸因可作为金属离子的选择性受体而受到广泛关注。通过系统进化指数富集(SELEX)筛选适配体,可灵活调整序列并构建新型检测机制,便于引入纳米材料以增强光学或电化学信号,从而获得极低检出限和快速响应。核酸生物传感器还具有低能耗、易修饰、稳定性好和可再生等优点,适合作为全自动便携式微流控器件中的检测元件。本综述总结了核酸在环境监...
血栓素是一种丝氨酸蛋白酶,在机体稳态和血液凝固中发挥关键作用。血管损伤时,血栓素由血浆蛋白凝血酶原生成,可将纤维蛋白原聚合为纤维蛋白丝,并强烈激活血小板,促进血凝块形成以止血。血栓素的快速、灵敏检测对生物分析和临床诊断具有重要意义,因此已开发多种生物传感器。生物传感器通过生物相互作用产生与目标分析物浓度成比例的可量化信号;适配体传感...
由SARS-CoV-2引起的COVID-19疫情已引发全球公共卫生危机。了解该病毒的基本结构、病因、细胞进入机制、膜劫持及免疫应答,是开发有效疫苗和药物的关键。本文综述了液晶集成纳米技术与多种纳米制剂在应对SARS-CoV-2中的应用。已有研究表明,纳米制剂可提高现有抗病毒药物的疗效,或诱导针对COVID-19病毒的快速免疫应答。文...
细胞因子是由免疫细胞分泌的蛋白质,可促进细胞信号转导,并参与细胞增殖、死亡与修复。作为免疫调节因子,细胞因子过量分泌会引发失控性炎症,攻击正常细胞。鉴于细胞因子的上述特性,在体内监测其分泌水平对医学和生物学研究具有重要价值。本综述系统报道了细胞因子检测的最新研究进展,重点介绍基于适配体的适配体传感器。适配体是具有稳定三维结构的单链核...
乙酰胆碱(ACh)是胆碱能神经元分泌的主要神经递质,广泛分布于外周和中枢神经系统,主要功能是完成神经信号传递。当胆碱能神经元受损时,ACh的合成与分解异常,神经信号传导受阻。ACh浓度变化在一定程度上反映阿尔茨海默病、帕金森病、重症肌无力等多种神经系统疾病的发生与发展,因此研究其生理病理作用并追踪体内浓度变化对疾病防治具有重要意义。...
植物病原是作物产量下降的主要原因,并可能导致人和动物食物短缺。尽管化学防治仍是降低叶部真菌病害发生的主要手段,但频繁使用会使真菌群体产生耐药性;过度喷药还会造成环境污染并给种植者带来沉重经济负担。为预防或控制病害流行,种植者需要准确、灵敏、快速地检测致病原,从而选择并实施最佳病害管理策略。为此,已发展多种依赖培养、生化和分子方法用于...
金、银、铂等贵金属纳米材料因具有优异导电性、等离子体光学性质和生物相容性,被广泛用于生物传感器构建。本文是一篇小型综述,围绕呼吸道疾病相关病毒(包括SARS-CoV-2、流感病毒和MERS-CoV)的电化学与光学检测,系统讨论贵金属纳米材料及其在病毒生物传感器中的应用。综述首先介绍金纳米颗粒、银纳米颗粒和铂纳米材料的结构、光学与电化...
乳腺癌是女性中最常见的癌症,早期诊断可显著提高生存率。目前乳腺摄影、磁共振成像、超声和组织活检是主要诊断技术,但存在设备昂贵、需专业人员操作、数据分析复杂、活检侵入性强以及多路复用能力有限等不足,使低收入人群难以负担。近年来,基于生物传感器的诊断技术因高通量、无创、成本低、结果易解读和可多路复用等优势受到关注,并可针对特定乳腺癌生物...
循环肿瘤细胞(CTCs)是肿瘤来源并进入血液循环的细胞,其迁移是癌症进展的早期事件,因此CTCs检测对无症状肿瘤的早期诊断、预后评估和疗效监测具有重要意义。由于外周血中CTCs浓度极低,通常约为10^5–10^7个单核细胞中仅1个,其富集与定量检测十分困难。适配体是具有受体和催化特性的人工RNA或单链DNA,可因目标结合发生构象变化...
生物传感器是由物理换能器与生物来源识别元件组成的分析装置,可赋予检测系统对目标分析物的敏感性与选择性。生物战剂指能够感染、伤害或致死人类及动物的微生物、病毒颗粒或毒素,可由军事力量或恐怖组织生产与传播,典型代表包括炭疽杆菌(Bacillus anthracis)、土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis)、布鲁氏...
前列腺癌是男性主要死因之一,早期检测对改善患者治疗与生活质量至关重要。前列腺特异性抗原(PSA)是前列腺癌最具潜力的血清生物标志物,也用于前列腺炎和前列腺增生等疾病的诊断。传统ELISA、化学发光免疫分析、PCR和放射免疫分析存在耗时、昂贵、仪器复杂、灵敏度不足以及抗体制备与稳定性受限等问题。适配体通过SELEX技术获得,具有靶标广...
本文综述了用于检测动物源性食品中喹诺酮类抗生素残留的光学与电化学传感器/生物传感器研究进展。喹诺酮在畜禽和水产养殖中广泛使用,其残留可引发耐药性和食品安全风险,欧盟等已设定最大残留限量。传统HPLC、ELISA和毛细管电泳虽灵敏,但耗时、成本高且依赖大型仪器。作者系统比较了比色、荧光、化学发光、表面增强拉曼散射和免疫层析等光学方法,...
脂肪酶是一类催化甘油三酯及其他酯化底物转化的酶,广泛参与从微生物到哺乳动物的基础代谢,并在工业生物技术、清洁用品生产和制药等领域具有重要应用。近年来,脂肪酶作为生物识别元件用于分析化学中的生物传感器或生物检测体系,受到越来越多关注。本综述系统介绍脂肪酶的化学性质、来源与催化反应,总结其当前应用及活性测定方法,并重点讨论基于脂肪酶的生...
柔性生物传感器是快速发展的交叉领域,利用材料、制备与多学科设计策略,使其能够在柔软、弯曲、不规则或弹性的生物界面工作。本文综述柔性生物传感器的发展,首先讨论其结构与设计关键问题,随后总结可在机械变形下保持生物受体和活性元件功能的基底材料,包括合成聚合物、纸、织物、金属箔和生物来源材料。文章按部署环境或目标生物分析物介绍多种柔性生物传...
DNA因其可编程碱基配对、稳定性、生物相容性和易功能化修饰,已成为构建多种纳米结构的理想生物材料。过去数十年,研究者建立了多种设计规则与组装技术,提高了DNA纳米结构的稳定性与复杂性。癌症相关生物标志物的检测对识别不同临床分期患者及制定适应性治疗策略具有重要意义。DNA纳米结构可作为通用单元构建用于肿瘤标志物检测的生物传感器。本综述...
为在诊疗现场实现生物分析物的敏感定量检测,需要开发合适的生物传感器、检测方法和诊断平台。蛋白靶标尤其难以定量和敏感检测,因为缺乏类似核酸扩增的通用放大策略。然而,换能器与生物传感器设计、新型检测标签以及纸基微流控的进展,有望实现快速、便携、低成本且高灵敏的蛋白检测。本综述讨论了可用于设计此类敏感蛋白诊断检测方法的生物化学、光学和工程...
适配体通常比抗体更易制备、更易储存,并能结合更广泛的目标分子,因此在环境监测、疾病检测与疾病管理中的应用日益受到重视。本文综述了RNA和DNA适配体生物传感器系统的设计、研究进展及其在有效生物传感器器件中集成的潜力。作为可特异性结合目标分子的单链DNA或RNA分子,适配体非常适合生物分子识别与传感应用。除可针对几乎无限多的特定目标进...