随着抗菌药物耐药性指数级上升以及新型抗生素研发管线停滞，优化现有感染治疗方案比以往任何时候都更为迫切。该过程的关键环节之一是快速、准确地鉴定致病细菌。目前细菌检测的金标准方法包括培养法、聚合酶链反应和免疫分析，但存在周转时间长、准确性有限等明显缺点，限制了其作为即时诊断设备的应用。近年来，多种创新检测技术被提出并发展以克服上述不足。...
蛋白质生物传感器在科研与临床检测中日益重要。本文提出一种基于葡萄糖监测核心组分 PQQ-葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH）构建全整合、模块化电化学生物传感器的策略。作者设计了一系列变构调控的环置换 PQQ-GDH 变体，其新产生的 N 端与 C 端通过配体结合域/配体复合物发生分子内支架化后，酶活性可发生大于 10 倍的变化。所开发传感...
基于生物传感器的设备正在改变疾病医学诊断和患者信号监测。配备生物医学大数据分析、云计算和医学人工智能的智能自动化分子诊断工具，可为疾病检测与监测、精准治疗以及云端数据存储和辅助决策提供理想途径。本综述聚焦于利用机器学习方法开发基于微芯片的未来型CRISPR生物传感器，并讨论利用物联网将信号无线传输至云端以支持临床决策。文章还回顾了C...
生物传感器的微型化对感染控制中的即时诊断具有重要意义。电化学生物传感器在成本、一次性使用、便携性和灵敏度方面具有优势。本文报道了一种与棉纤维结合的微型电化学免疫传感器，用于检测中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）。利用棉纤维的吸液能力，鼻拭子和唾液样品可被采集并直接转移到免疫传感器表面，实现单一工具完成采样与检测。该免疫传感器...
感染性病原体，尤其是细菌和病毒，导致全球大量住院和死亡。为多种感染性疾病提供有效且及时的诊断具有挑战性。传统诊断方案虽然技术先进，但复杂且常在资源有限地区难以获得。一种替代策略是开发可在即时诊疗（POC）场景下便捷、低成本且可靠使用的快速诊断工具。生物传感器和其他需要生物识别元件以准确鉴定致病病原体的 POC 诊断工具正在发展中，其...
碱性磷酸酶（ALP）是口腔癌、牙周炎等疾病早期检测的重要生物标志物，唾液 ALP 的多色检测对即时诊断具有理想价值，但数十纳米波长范围内的光谱响应难以实现。本文报道了一种基于银包覆金双锥纳米颗粒（AuNBPs）的 ALP 比色生物传感器。该传感器利用 ALP 将葡萄糖磷酸脱磷酸生成葡萄糖，葡萄糖进一步诱导 Ag 纳米壳在 AuNBP...
本文报道一种低成本、快速的电化学生物传感器，基于电流弛豫法检测人乳头瘤病毒16型（HPV-16）DNA。与HPV-16特异性序列互补的DNA探针固定于丝网印刷金电极。检测时，向由外部电容器和DNA/金修饰电极组成的体系施加30 mV电位阶跃750 µs，随后弛豫回开路电位，并记录25 ms的电压和电流放电曲线。由放电曲线评估电位与电...
近期新冠疫情、埃博拉等传染病暴发凸显快速准确诊断对启动治疗和阻断传播的重要性。成功诊断策略依赖高效生物采样和及时分析，但现有方法多具侵入性，且依赖专业设备、设施与人员，集中检测可及性差，可能增加传播风险。可自我操作的即时诊断（PoC）微针装置有望解决上述问题。微针阵列能以微创方式从皮肤中检测生物标志物，实现近实时诊断。目前专门用于传...
世界卫生组织宣布新冠疫情为流行病后，快速诊断试剂盒的重要性再次凸显。本文报道了一种轻便、可现场部署的生物传感器，采用基于纳米孔阵列的等离子体芯片并集成无透镜成像框架，用于病毒无标记检测。该平台利用高量子效率CMOS相机，在光谱调谐至纳米孔阵列等离子体模式的LED均匀照明下，监测纳米孔阵列的衍射场图案。以H1N1猪流感病毒为例，作者成...
快速诊断和病例隔离是控制严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）疫情的关键。本研究提出一种无标记DNA电容生物传感器，用于检测SARS-CoV-2，可实现核酸样本的实时、低成本和高通量筛查。该传感器由玻璃基底上的互指铂/钛电极构成，能够检测分析物DNA与探针DNA的杂交。杂交信号通过傅里叶变换红外光谱、接触角分析和电容-...
功能纸已成为现代生活中不可替代的材料，并因能够快速、低成本地检测多种分析物而受到广泛关注。本文系统综述了功能纸基诊断材料的研究进展，重点介绍纸张的分子与结构基础、纤维素纤维的组成与超分子结构、纤维素羟基的化学与生物功能化策略，以及商业化纸基检测试纸和侧流层析试条的组成、制备与应用。文章还讨论了微流控纸基分析装置（µPAD）的制造方法...
细菌感染对人类健康构成重大威胁，且抗生素耐药性不断增强。这些感染可导致高发病率和死亡率，因此需要快速、有效地识别和治疗病原菌。近年来，检测方法的发展集中于电化学、光学和质量型生物传感器。这些系统的进展包括采用多功能材料、微流控采样和便携式数据处理，以提高灵敏度、特异性和操作便利性。与此同时，抗菌治疗进展主要集中于抗生素和抗生素替代物...
本研究开发一种用于检测产毒白喉棒状杆菌 tox 基因片段的电化学基因传感器，以完善白喉感染早期快速准确诊断的电化学方法流程。通过优化电化学茎环探针结构，并筛选真实非对称 PCR（aPCR）产物的检测条件，发现检测缓冲液中镁离子和有机溶剂浓度对传感器响应至关重要。在最优条件下，该传感器可在 5 min 内选择性检测低至 20.8 nM...
本文综述了传染病即时诊断（POC）从检测方法到器件的发展。作者指出，与传统培养、ELISA和核酸检测相比，POC诊断具有快速、灵敏、特异、低成本、便携和现场检测等优势，对控制SARS-CoV-2等传染病疫情具有重要意义。文章系统总结了电化学生物传感器、荧光生物传感器、表面增强拉曼散射（SERS）生物传感器、比色生物传感器、化学发光生...
本文报道了一种基于单颗粒干涉反射成像传感器（SP-IRIS）的可配置数字病毒计数器，用于实时多路病毒检测。作者将DNA导向抗体固定（DDI）技术应用于SP-IRIS芯片：先在硅-二氧化硅芯片表面点样不同单链DNA探针，再流入抗体-DNA偶联物，通过DNA-DNA杂交将芯片转化为多路抗体阵列。该阵列在一次性微流控卡盒中实时检测三种表达...
本文提出一种无标记电化学转导方案，用于新冠病毒（SARS-CoV-2）特异性病毒RNA或互补cDNA检测，旨在促进即时诊断。作者讨论了基于电沉积金纳米颗粒（Au NPs）作为转导元件的电化学生物传感体系，并给出单链探针核酸固定化到生物传感器表面的流程。该体系以氧化硅基底和CMOS工艺制备微型化器件，工作电极为Ti上电沉积Au NPs...
全球能源、环境与健康危机要求发展无污染可持续能源和下一代生物诊断方案。能在纳米尺度操控和限制光的光学功能纳米结构，已成为太阳能转换与生物传感的重要候选平台。本综述重点回顾光子与等离激元纳米结构在光伏、光热转换和光催化等太阳能转换应用中的最新研究进展，并探讨将光子与等离激元纳米结构结合以构建高效太阳能转换系统的策略。文章还讨论基于光子...
场效应晶体管（FET）型生物传感装置因可用于早期生物标志物检测和药物筛选而受到关注。其非金属化栅介质暴露于电解质溶液并覆盖半导体材料，可主动将表面生物变化转换为电信号。多项研究验证了这类器件实时、高精度、特异且无标记检测多种生物分子分析物的能力。过去几十年，FET器件设计在生物医学诊断和基于细胞的检测中取得显著进展。其优异电子特性、...
化脓性链球菌（Streptococcus pyogenes，S. pyogenes）是已知引起从轻度急性感染到严重侵袭性感染等多种疾病的人类病原体。本文报道开发一种新型阻抗生物传感器，用于检测该病原体。所提出的传感器为金盘电极，其表面修饰商用抗体，并通过碳二亚胺化学将抗体固定在电极表面。所开展的测试证实了所用抗体的特异性，这一结果也...
缺血性卒中患者血清中细胞纤连蛋白（cellular fibronectin, c-Fn）水平较高，而重组组织型纤溶酶原激活剂（rtPA）溶栓治疗的决策时间窗短（<4.5 h），给即时诊断（PoC）平台开发带来挑战。作者报道了一种基于磁阻生物传感器平台的病例分层方法，可在临床相关时间窗内用少量血清定量 c-Fn。该平台采用不同比例的生...