Optical Biosensors-Principles of Operation and Applications.
生物传感器通常由识别元件和换能器组成：识别元件选择性检测生物分析物，换能器将测得的物理化学性质转换为电信号，再经放大、处理并在用户界面显示，通常还存储于数据系统中。此类传感器可应用于个性化医疗、药物发现、食品安全和植物病害诊断等广泛领域。便携式生物传感器常基于微流控系统或微机电系统（MEMS），用于测量物理或化学参数。尽管生物传感器...
Shining the Path of Precision Diagnostic: Advancements in Photonic Sensors for Liquid Biopsy.
液体活检（LB）因微创、可重复和能动态监测肿瘤演变，已成为癌症诊断的重要方向。本文综述了光学生物传感器在液体活检中的进展，重点评估其检测循环肿瘤细胞（CTCs）、细胞外囊泡（EVs）、外泌体、循环肿瘤DNA（ctDNA）和microRNA（miRNAs）等生物标志物的能力。与传统以传感器为中心不同，本文采用反向映射策略，从乳腺癌、前...
Nanoplasmonic Biosensors: A Comprehensive Overview and Future Prospects.
近年来，纳米技术推动生物传感发生范式转变，纳米等离子体生物传感器将纳米材料与表面等离子共振（SPR）及局域表面等离子共振（LSPR）相结合，用于医学诊断、食品安全和药物发现中的关键检测需求。基于金、银等金属的纳米结构具有增强的光学与电子性质，可在极低浓度下检测生物分子。尽管其变革潜力显著，但稳定性、重现性、成本效益和规模化仍是限制其...
Recent trends and impact of localized surface plasmon resonance (LSPR) and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) in modern analysis.
光学生物传感器是利用光学与光在生物分子过程中原理的专用分析器件。局域表面等离子体共振（LSPR）是金属纳米颗粒或纳米结构与入射光相互作用时发生的纳米光子学现象；表面增强拉曼光谱（SERS）基于拉曼散射，当分子位于特定设计纳米结构附近时放大其拉曼信号。本文系统综述了采用LSPR与SERS技术的光学生物传感器最新进展、基本原理和工作机制...
Recent Advances in DNA Origami-Enabled Optical Biosensors for Multi-Scenario Application.
过去几年，DNA折纸技术凭借DNA分子无可比拟的自组装能力取得显著进展。作为高度可编程、可寻址且生物相容的纳米材料，DNA折纸已在细胞支架构建、抗菌药物递送和超分子酶组装等生物医学领域得到广泛应用。为拓展其应用场景，研究者开发了能够主动识别并定量报告靶标的DNA折纸结构。光学DNA折纸生物传感器因使用快速、灵敏且易于实施而具有前景，...
Introduction to the feature issue: Advances in Optical Biosensors for Biomedical Applications.
《生物医学光学快报》特刊“生物医学应用中的光学生物传感器进展”系统介绍了光学生物传感器在医学诊断、生物分析和个性化医疗中的最新研究。随着对高灵敏、无标记和实时检测生物分析物需求的增长，光学生物传感器已成为重要器件。本特刊收录26篇论文，涵盖光纤生物传感器、等离子体生物传感器、光子晶体生物传感器、回音壁模式生物传感器、纳米材料、光学微...
Forty years of advances in optical biosensors-are "autonomous" biosensors in our future?
光学生物传感器在过去40年间至少经历了三种不同系统架构的演进：从“样品进、答案出”的台式/便携式检测系统，到将完整光学生物传感器嵌入样品内部，再到仅将识别模块嵌入样品、由外部光学设备对识别模块进行光学检测。本文作为趋势性综述，概述了这三种系统架构的演化过程，并讨论它们如何被应用于解决多种场景中的测量难题。文章还提出第四种潜在架构——...
Development of Non-Invasive Biosensors for Neonatal Jaundice Detection: A Review.
新生儿黄疸是婴儿最常见的问题之一，主要表现为皮肤或巩膜黄染，通常由血清胆红素升高（约2.0–2.5 mg/dL以上）引起。若未及时处理，高胆红素血症可导致胆红素脑病、听力损伤等严重神经并发症。传统诊断依赖有创血清总胆红素检测，而视觉评估虽简便但主观性强。本文系统综述了用于新生儿黄疸检测的有创与无创生物传感器研究进展，涵盖电化学、光学...
Microfluidic preparation of optical sensors for biomedical applications.
光学生物传感器是将生物信息转换为可检测光学信号的平台，因高灵敏度、高特异性、动态传感等特性在多个领域具有广泛应用。光学传感材料的开发是光学传感器的重要组成部分。本综述重点阐述微流控技术在光学传感材料制备中的作用，以及所得光学传感器在生物医学领域的应用。文章首先介绍常见的光学传感机制及相关功能响应材料，包括表面等离子共振（SPR）、表...
Advances in Folic Acid Biosensors and Their Significance in Maternal, Perinatal, and Paediatric Preventive Medicine.
人类等营养缺陷型灵长类依赖外源性膳食维生素B9补充满足代谢需求。叶酸在核苷酸合成和DNA甲基化中起关键作用。孕妇叶酸缺乏可导致多种妊娠并发症、围产期缺陷和儿童早期认知障碍。新证据提示过量叶酸可能引起不良基因组和表观基因组改变，因此需持续监测孕期母体叶酸水平。然而目前尚无商业化即时检测叶酸生物传感器。本文系统评述叶酸生物传感器进展，分...
Recent Progresses in Optical Biosensors for Interleukin 6 Detection.
白细胞介素-6（IL-6）是一种具有多效性的促炎细胞因子，在多种急性、慢性及感染性疾病中发挥重要的病理性促炎作用，并参与免疫调节、造血、组织修复、炎症、肿瘤发生、代谢控制和睡眠等多种生物学过程。由于IL-6可作为多种疾病的诊断与预后生物标志物，实现其低浓度和高选择性检测在医学和生物学领域具有重要意义。目前，酶联免疫吸附试验（ELIS...
microRNA Detection via Nanostructured Biochips for Early Cancer Diagnostics.
microRNA（miRNA）是由约22个核苷酸组成的小非编码RNA，在多种生理功能与疾病调控中发挥重要作用。近十年来，miRNA在癌症中的表达谱研究受到广泛关注。实时荧光定量PCR（RT-qPCR）、微阵列和小RNA测序是过去30年常用的miRNA检测金标准方法。纳米技术的发展推动了纳米结构生物传感器的构建，使其在诊断领域得到广泛...
Next-generation nanophotonic-enabled biosensors for intelligent diagnosis of SARS-CoV-2 variants.
持续变异的SARS-CoV-2引发多轮新冠疫情，给现有诊断和治疗带来挑战。早期即时检测（POC）生物传感器对及时控制病死率至关重要。当前SARS-CoV-2生物传感器的发展重点在于构建可覆盖多种变异株和生物标志物的单一平台，以实现精准检测与监测。纳米光子生物传感器已成为诊断COVID-19的“单一平台”，可应对病毒持续变异问题。本综...
Optical Biosensors and Their Applications for the Detection of Water Pollutants.
准确检测并定量水体中的污染物是环境监管的关键。生物传感器具有样品前处理少、测量时间短、特异性与灵敏度高、检测限低等优势。本综述系统梳理光学生物传感器用于水污染物检测的最新进展，重点讨论其生物识别元件、光学换能器工作原理以及典型应用。文献统计显示，荧光型生物传感器约占33%，表面等离子共振（SPR）约占28%；SPR在检测限方面总体表...
The Use of Sensors in Blood-Brain Barrier-on-a-Chip Devices: Current Practice and Future Directions.
微流控芯片技术使体外细胞培养从静态培养小室发展为可模拟生理功能的器官芯片模型，血脑屏障（BBB）芯片尤其受益。BBB 是血管系统中屏障性最强的内皮屏障，具有高跨内皮电阻和低被动通透性，在循环与脑组织之间形成受控界面。多细胞动态 BBB-on-chip 模型可作为昂贵动物实验或静态培养方法的替代。将集成生物传感器与 BBB 芯片结合，...
Recent Progress on Optical Biosensors Developed for Nucleic Acid Detection Related to Infectious Viral Diseases.
光学生物传感器相比ELISA、RT-PCR等传统方法，具有直接、快速、免标记、高特异性、高灵敏度、小型化和低成本等优势，可用于多种生物与化学物质的即时检测。本综述聚焦于用于感染性病毒疾病诊断的核酸基光学传感器技术，系统介绍比色、荧光、表面等离子共振（SPR）、倏逝波光学、光纤及生物发光光纤等传感模式的基本原理。文中重点讨论DNA、R...
Overview of Optical Biosensors for Early Cancer Detection: Fundamentals, Applications and Future Perspectives.
传统癌症检测与治疗多依赖手术、化学和放射手段，费用高、耗时长且痛苦，因此亟需开发灵敏、低成本且快速的早期癌症检测技术。光学生物传感器具有高灵敏度、无标记、体积小和抗外部场干扰等优势。本综述系统介绍了用于早期癌症检测的光学生物传感器研究进展，详细讨论其基本原理、灵敏度分析、优势与局限。内容涵盖基于等离子体波导、光子晶体光纤、槽波导和超...
Optical Sensing Technologies to Elucidate the Interplay between Plant and Microbes.
植物-微生物互作对生态系统功能和根际过程至关重要。为理解植物与根际微生物之间的通讯通路，必须测量植物和根际中发生的多种过程。本综述首先概述植物如何与周围微生物群落相互作用并受其影响，随后总结用于阐明植物-微生物互作和病原检测的光学生物传感技术。目前，用于检测土壤植物参数或微生物群落的多数生物传感器以基因编码的光学和电化学传感器为主，...
Nanomaterials for optical biosensors in forensic analysis.
生物传感器是一种紧凑型分析装置，能够实时将生物相互作用事件转换为可测量信号，无需额外实验室设备或复杂样品前处理，即可实现灵敏、低成本分析。对于法医分析而言，生物传感器可支持大规模、高通量、高灵敏度筛查，用于检测具有较高证据价值的目标分子。纳米材料因可增强检测能力和信号效率而受到关注。尽管含纳米材料的生物传感器已在医学领域广泛报道，但...
Optical Biosensor Based on Graphene and Its Derivatives for Detecting Biomolecules.
石墨烯及其衍生物因优异的光学、电学和物理性质在生物传感中具有重要潜力，尤其具有宽谱可调吸收、荧光猝灭/爆发和强偏振相关效应，可实现生物分子的非破坏性检测。本文综述了石墨烯、氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）和石墨烯量子点（GQDs）的制备方法与表面功能化策略，并总结基于石墨烯及其衍生物的光学生物传感器研究进展。文章归纳了表...