糖尿病病例增加使高效、简便的诊断方法成为医疗领域关注重点。本文系统综述了用于检测糖尿病生物标志物的电化学生物传感器，重点讨论碳基电极的应用。文章分析了丝网印刷碳电极、玻璃碳电极和碳糊电极等碳电极在传感器设计中的优势，并覆盖葡萄糖、糖化血红蛋白、糖化人血清白蛋白、胰岛素及新型生物标志物的检测。综述总结了近十年电化学生物传感器技术的发展...
L-2-羟基戊二酸（L-2-HG）是参与氧化还原稳态、免疫调控和表观遗传修饰等功能区室化代谢物，但其亚细胞分布与线粒体转运机制因实时原位检测技术受限而不清。本研究开发了一种超灵敏 L-2-HG 荧光生物传感器 sfLHGFRH，由循环置换黄色荧光蛋白 cpYFP/cpSFYFP 与 L-2-HG 特异性转录调控蛋白 LhgR 融合构...
受自然界形成复杂矿物的能力启发，研究者发展出用于构建下一代生物传感器的仿生与生物启发材料策略，以获得高灵敏度、高选择性和良好生物相容性。通过模拟生物体调控矿物生长的过程，仿生和生物启发材料正显著影响生物传感器设计。工程化生物启发材料相比天然材料具有更优的可调性、精确可控性和功能集成能力，可构建光学传感器、电化学传感器、磁性生物传感器...
葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏的定量诊断对于安全使用8-氨基喹啉类药物根治间日疟感染至关重要。本文报道了PreQuine平台（IVDS，美国），这是一种定量生物传感器，采用双分析物检测在同一血样中同时测定血红蛋白（Hgb）水平和G6PD酶活性。该平台依赖可下载移动应用，仅需10 μl全血，并配合反射式测量仪使用。在实验室条件...
结核病（TB）仍威胁数百万人生命，尤其在发展中国家。快速、高效、低成本的诊断策略缺乏是疫情持续的重要因素。本研究开发了一种基于半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的场效应晶体管（FET）器件，并用抗结核分枝杆菌抗原85B抗体（Ab85B）进行功能化，以检测结核分枝杆菌主要分泌抗原85B（Ag85B）。通过评估抗体用量和门控电解质浓度优化...
在快速发展的医学诊断领域，摩擦电纳米发电机（TENG）凭借同时采集人体微运动机械能与感知体内/环境刺激的能力，成为自供电生物传感器和医疗器件的重要创新。本文综述了 TENG 在即时诊断（PoCD）中的功能与应用。首先阐述 TENG 将微弱物理运动转化为电能的摩擦起电与静电感应原理，说明其如何推动无需外部电源的实时生物监测器件发展；随...
弗氏柠檬酸杆菌（Citrobacter freundii, C. freundii）是医院感染的重要病原菌，快速准确诊断对早期治疗至关重要。本研究首次开发并评估了一种基于环介导等温扩增（LAMP）的光学比色生物传感器，用于肉眼检测 C. freundii。作者以 ydcF 基因为靶标设计 LAMP 引物，采用羟基萘酚蓝（HNB）终点...
本研究展示了一种用于快速、精确且高灵敏电化学检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的生物传感器试纸条。该试纸条通过将特异性抗SARS-CoV-2单克隆抗体（mAb）固定于经聚苯胺-二氧化钛纳米管（PANi-TNT）修饰的商用丝网印刷碳电极（SPCE）表面制备而成。便携式传感装置由该抗体功能化试纸条与可无线连接Win...
高同型半胱氨酸血症是一种以血液中同型半胱氨酸水平异常升高为特征的病理状态，与叶酸缺乏、出生缺陷以及多种慢性疾病相关。目前尚缺乏便捷、低成本的血浆同型半胱氨酸检测方法。为此，作者利用大肠杆菌天然的同型半胱氨酸感知机制，构建了一种无细胞生物传感器，以满足低成本、即时检测平台的需求。该传感器能够检测血浆中生理相关浓度的同型半胱氨酸，并在1...
甲胎蛋白（AFP）是肝癌重要蛋白生物标志物，其血清水平与疾病进展高度相关。传统 AFP 检测依赖酶联免疫吸附试验（ELISA），需要昂贵且笨重的设备。本文开发了一种简单、低成本、便携的 CRISPR 驱动个人血糖仪生物传感平台，用于血清样本中 AFP 的定量检测。该平台利用适配体对 AFP 的高亲和力和 CRISPR-Cas12a ...
荧光水凝胶是用于即时诊断便携式生物传感器的有前景候选材料，因为三维水凝胶结构可固定亲和标签，对有机分子的结合容量高于免疫层析试纸；荧光检测比金纳米颗粒或染色乳胶微球的比色检测更灵敏；凝胶基质性质可精细调节以适配不同分析物；水凝胶生物传感器可重复使用并适合实时动态过程研究。水溶性荧光纳米晶因独特光学性质广泛用于体外和体内生物成像，基于...
在 SARS-CoV-2 持续传播及新变异株不断出现的背景下，快速、准确、频繁检测的需求日益增加。奥密克戎变异株临床表现与其他常见呼吸道感染更为相似，同时检测多种潜在病原体有助于区分 SARS-CoV-2 感染与其他症状重叠疾病，对个体化治疗和疫情控制具有重要意义。本文报道了一种基于亚波长光栅微环谐振器（SUMIRR）的 SARS-...
电化学生物传感器将生物识别元件与电子换能器相结合，可高灵敏检测体液中的分析物，并能快速读出，因而可集成于便携式、可穿戴和植入式器件中，用于即时诊断。例如，个人血糖仪可在家监测血糖，显著改善糖尿病管理。本综述讨论电化学生物传感的基本原理，以及面向健康监测和疾病诊断的电化学生物传感器器件设计，重点介绍其向可穿戴、便携式和植入式系统的集成...
体液细胞因子水平升高与多种疾病相关，低浓度检测这些细胞因子生物标志物有助于临床早期诊断。本文报道了一种基于非对称几何结构二硫化钼（MoS2）二极管的生物传感器，用于快速、无标记、高灵敏且特异性地检测促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）。该传感器表面功能化 TNF-α 结合适配体，可检测低至 10 fM 的 TNF-α，远低于健...
铜绿假单胞菌具有固有抗生素耐药机制，碳青霉烯耐药铜绿假单胞菌被列入2017年世界卫生组织抗生素耐药关键危害优先名单。早期检测有助于规避治疗难题。目前已发展多种检测技术，生物传感器因操作简便、快速、低成本、高灵敏度和选择性，在即时诊断领域受到关注。生物传感器可将生物识别元件（抗体、适配体）与病原体之间的特异性相互作用转换为光学、电学及...
本研究开发基于杂交级联加链置换扩增（HyCaSD）的分子信标生物传感器，用于高效检测病毒RNA。HyCaSD发夹探针两端分别标记Cy5荧光基团和BHQ3淬灭基团；无靶标时探针保持发夹结构，荧光被淬灭；靶标RNA与探针环区特异性杂交后，发夹打开，荧光基团与淬灭基团分离，立即产生荧光信号。该方法无需后染色，避免核酸染料非特异结合造成的假...
腹泻是发展中国家婴幼儿严重胃肠道疾病的主要原因，肠产毒性大肠杆菌（EPEC）是儿童急性腹泻的常见病原。PCR 虽为 EPEC 检测标准方法，但现场快速筛查仍受耗时和仪器操作限制。本研究对 6 个 DNA 适配体进行筛选，以 qPCR 测定结合量并用 Lineweaver-Burk 法计算解离常数。结果获得两个特异性识别 EPEC K...
无标记直接光学生物传感器（如表面等离子共振，SPR）已成为中心实验室生化分析的金标准。基于光子集成电路（PIC）的生物传感器采用相同的物理传感机制，即倏逝场传感，有望在医疗尤其是即时诊断中发挥重要作用，但需克服从研究实验室向工业应用转化的挑战。当前研究正处于关键节点，为健康与环境领域的现场分析带来机遇。本文简要介绍 SPR 与 PI...
胶质纤维酸性蛋白（GFAP）是创伤性脑损伤等多种神经系统疾病的鉴别性血液生物标志物。此前已有生物传感器在缓冲液中检测 GFAP 的报道，但患者样本中 GFAP 的准确定量仍缺乏且需求迫切。本文报道了一种稳健的片上石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感方法，用于患者血浆中 GFAP 的高灵敏、超快检测。研究招募按 Mayo 分级定义的...
集成光流生物传感器可满足高灵敏度、无扩增、多路单分子检测的需求，对控制传染病（如COVID-19）传播具有重要意义。本文报道了一种快速“样品到答案”方案，利用现场可编程门阵列（FPGA）在光流芯片上实现单颗粒荧光分析的实时监测。荧光纳米珠流经微通道时，以99%的准确率被检测，临床相关浓度3.4×10^4至3.4×10^6/mL可在数...