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...
Point-of-Care Diagnostic Technologies for Antimicrobial Resistance: Principles, Platforms, Clinical Impact, and Future Directions.
抗微生物耐药（AMR）是全球医疗的重大威胁，主要由病原菌鉴定和药敏试验延迟或不足驱动。传统培养法需数天，常导致广谱抗生素经验性使用和耐药菌扩散。床旁（POC）快速且可临床行动的诊断可弥补这一缺口。本综述系统梳理当前与新兴 POC AMR 诊断技术，概述其基本原理与机制分类，包括表型、基因型、免疫学和生物传感器方法。文章重点评述快速表...
Multiplexed nanophotonic sensor arrays for time-resolved biomolecular analysis.
复杂疾病源于相互作用生物分子网络，但多数分析技术只能同时测量有限相互作用。本文提出一种啁啾导模共振（cGMR）光子生物传感器阵列，用于数百个传感位点的多路、无标记生物分子动力学分析。该平台在单芯片上集成322个光子传感器，采用CMOS工艺制造，具有较高重现性（波长灵敏度36.8像素/纳米，标准差1.37像素/纳米）。分子结合引起的光...
High sensitivity chemiresistive biosensor prepared via enzyme-catalyzed redox and nanoparticle conduction network.
随着对紧凑、低成本即时诊断生物传感器需求增加，本研究开发了一种基于铂（Pt）纳米颗粒-聚合物复合基质并功能化肌酐酶级联的新型化学阻性生物传感器。该传感器通过酶促反应生成过氧化氢（H2O2），H2O2在Pt纳米颗粒界面发生氧化还原反应，引起传感层电阻变化，从而检测肌酐。将金属纳米颗粒浓度设计在渗流阈值附近，可促进电子通过跳跃和隧穿机制...
Highly Sensitive Si-Based Electrolyte-Gated Transistor Array for Multiplexed Detection of Arboviruses.
本研究报道了一种基于硅基电解质栅晶体管（EGT）阵列的虫媒病毒多重检测方法。采用常规硅微加工工艺制备4×4 EGT阵列，器件具有低阈值电压约0.8 V、亚阈值摆幅75 mV/dec、栅极漏电流<10 pA等优良本征电学特性，器件间差异小，为多重检测提供稳定基线。将特异性识别黄热病毒非结构蛋白1（YF）、登革病毒非结构蛋白1（DN）和...
Loop-mediated isothermal amplification coupled with a nanoparticle-based lateral biosensor for rapid, sensitive, and specific detection of
马尔尼菲篮状菌（Talaromyces marneffei）是流行于东南亚和中国南部的致病性双相真菌，吸入孢子可致感染，播散性感染若未及时诊断和治疗可危及生命。本研究建立环介导等温扩增（LAMP）联合纳米颗粒侧流生物传感器（LFB）的可视化即时检测方法（T. marneffei-LAMP-LFB），用于检测该菌。研究基于rRNA基因...
Designing the Future of Biosensing: Advances in Aptamer Discovery, Computational Modeling, and Diagnostic Applications.
计算工具尤其是机器学习、深度学习和基于结构的建模正在改变适配体研究，通过加速适配体发现并提升生物传感器开发。本综述系统总结了预测算法在模拟适配体-靶标相互作用、指导序列的计算机优化以及简化实验室和即时诊断平台设计流程方面的进展。文章考察这些方法如何改善适配体传感器开发的关键环节，包括适配体筛选、传感表面固定、信号转导和分子架构设计，...
Methylene blue as a new signal tracer for nucleic acid-based lateral flow assay.
本文报道了一种名为MebiQue-LFA的核酸整合侧流层析检测平台，首次将亚甲基蓝（MB）用作核酸侧流层析试纸条的新型比色信号示踪剂。该平台通过蓝色染料实现肉眼可视检测，并在同一试纸条上集成电化学换能，使低浓度样品在比色信号不足时仍可获得灵敏、可定量的电化学读数。以模型单链DNA为靶标，平台在缓冲液和50%稀释模拟血液中分别实现0....
Microfluidic System Based on Flexible Structures for Point-of-Care Device Diagnostics with Electrochemical Detection.
传染病防控对快速、可及的诊断方法提出迫切需求。本研究开发了一种基于柔性基底的集成式现场诊断系统，用于快速检测白喉棒状杆菌（Corynebacterium diphtheriae）。系统由微流控聚合酶链式反应（micro-PCR）器件和电化学 DNA 生物传感器组成，二者均制备于柔性基底上。微流控 PCR 平台通过连续流动和分区控温实...
Label-Free Electrochemical Interleukin-6 Sensor Exploiting rGO-Ti
本文报道一种新型、快速、无标记、亲和性电化学传感器，用于检测与脓毒症和COVID-19等严重疾病相关的关键促炎细胞因子白介素-6（IL-6）。该平台将Ti3C2Tx MXene、四亚乙基五胺功能化还原氧化石墨烯（TEPA-rGO）和Nafion组成生物功能化纳米复合材料，并用抗IL-6抗体功能化，集成于碳基丝网印刷三电极芯片。系统使...
Towards point-of-care HIV testing: Terahertz PCF sensor integration and miniaturization.
人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种逆转录病毒，主要攻击CD4细胞，破坏机体天然免疫防御并削弱抗病能力。本文提出一种用于检测HIV的太赫兹光子晶体光纤（PCF）生物传感器。该传感器以Zeonex为基底，采用矩形核心和包层空气孔结构，通过光纤内表面固定HIV特异性抗体，使体液中的HIV抗原或抗体与识别元件结合，引起局部折射率变化，进而改变...
Polymer-Based Electrochemical Sensors for the Diagnosis of Neurodegenerative Diseases.
急性与慢性神经退行性疾病（NDs），如多发性硬化（MS）、阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD），以中枢神经系统神经元和轴索进行性功能障碍与损伤为特征。检测 Tau 蛋白、淀粉样蛋白β（Aβ）和α-突触核蛋白（α-synuclein）等生物标志物有助于精准诊断和疗效监测，但传统 PCR 与 ELISA 方法耗时、昂贵。电化学生物传感...
Plasmonic coffee-ring biosensing for AI-assisted point-of-care diagnostics.
开发简单、低成本且高灵敏高特异生物传感器是应对全球健康挑战的关键。本文报道了一种超灵敏咖啡环生物传感器，利用两个静止液滴蒸发形成具有不对称纳米等离子图案的咖啡环，在12分钟内检测低至3 pg/mL的疾病相关蛋白。实验中，含蛋白样品滴在纳米纤维膜上干燥，使生物标志物在咖啡环处预浓缩；随后在重叠区域滴加含功能化金纳米壳（GNShs）的等...
Colorimetric CRISPR Biosensor: A Case Study with Salmonella Typhi.
在资源受限地区，亟需一种灵敏、特异且可即时使用的生物传感器，以克服仪器限制和制造挑战。本文聚焦于在低收入和中等收入国家高度流行且传染性强的肠热症。虽然该病易于治疗，但症状不明确，且缺乏快速、准确、经济的诊断方法，导致误治并加重疾病负担，包括增加抗生素耐药性。本研究开发了一种适用于 CRISPR-Cas12a 的比色读出模块，可产生肉...
Potential of Zinc Oxide Nanostructures in Biosensor Application.
生物传感器领域因氧化锌（ZnO）纳米结构的引入而取得显著进展，这得益于其独特的结构、电学和光学性质。ZnO纳米结构为生物传感器应用提供了诸多优势：其优异的电子迁移率能够促进生物识别元件与换能器之间的有效电子转移，从而提高灵敏度并降低检出限；同时，ZnO具有良好的生物相容性和低毒性，适合体内应用，可减少不良生物反应。本综述探讨了ZnO...
Enhanced Stability and Sensitivity for CA-125 Detection Under Microfluidic Shear Flow Using Polyethylene Glycol-Coated Biosensor.
基于微流控的即时诊断工具近年受到关注，可提供快速低成本疾病检测。将微流控平台与生物传感器集成符合芯片实验室与POC诊断趋势。尽管已有许多将生物传感器引入微流控系统的研究，但很少评估生物传感器在微流控剪切流条件下检测生物标志物的稳定性。金纳米颗粒(AuNPs)广泛用于电容生物传感器中固定抗体并增强灵敏度，但因聚集特性，在微流控剪切流中...
Concave Magnetic-Responsive Hydrogel Discs for Enhanced Bioassays.
基于受体的生物传感器常因分析物扩散缓慢而导致检测时间延长，且现有增强扩散的方法往往复杂昂贵。针对该问题，本文提出一种快速、低成本的凹形磁响应水凝胶盘（CMDs）制备方法：通过简单移液将交联剂直接滴加到含聚合物的液滴上，在显微镜玻璃片上即时形成凹形水凝胶盘。该方法可即时制备并定制水凝胶的孔隙率、磁响应性及嵌入颗粒，并可与微阵列打印机兼...
Electrochemical Profiling of vWFA2 for Systemic Inflammatory State Detection.
本研究旨在开发一种便携式生物传感器，用于快速检测炎症相关生物标志物 vWFA2。该无标记生物分子检测体系构建于 Au-ZnO 电极表面，采用电化学阻抗谱（EIS）测量阻抗的电容变化，从而反映目标 vWFA2 与捕获探针的结合效应。所开发平台具有较高灵敏度和特异性，覆盖 750–24,000 pg/mL 的宽动态范围，并与炎症状态呈强...
Biodetection Strategies for Selective Identification of Candidiasis.
真菌是医疗相关感染中占比最高的病原体之一，念珠菌属是医院内常见致病真菌。住院患者发生念珠菌病或念珠菌血症时死亡率和发病率升高，长期住院还会增加细菌与真菌复发风险并带来经济负担。若未及时治疗，念珠菌感染可播散至其他器官并引起系统性感染甚至脓毒症。及时检测有助于临床快速治疗并改善预后。传统检测方法依赖昂贵设备且耗时较长，不适合临床和即时...
Perspectives on systematic optimization of ultrasensitive biosensors through experimental design.
生物传感器在多种应用中展现出灵活性，但其系统优化仍是限制其作为可靠即时检测工具广泛采用的主要障碍。实验设计（DoE）是一种强大的化学计量学工具，可通过有效引导超灵敏生物传感器的开发与优化提供解决方案。本视角综述概述了实验设计在光学与电学超灵敏生物传感器部署中的近期应用。文章考察了全因子设计、中心复合设计和混合设计等实验设计方法，将其...