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...
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，...
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...
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...
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...
Advances in electrochemical biosensors employing carbon-based electrodes for detection of biomarkers in diabetes mellitus.
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...
Biominerals and Bioinspired Materials in Biosensing: Recent Advancements and Applications.
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...
From Body Monitoring to Biomolecular Sensing: Current Progress and Future Perspectives of Triboelectric Nanogenerators in Point-of-Care Diagnostics.
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...
Biosensors Based on Inorganic Composite Fluorescent Hydrogels.
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...
Device integration of electrochemical biosensors.
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...
Aptamer-based biosensors for Pseudomonas aeruginosa detection.
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...
Surface Plasmon Resonance (SPR) Spectroscopy and Photonic Integrated Circuit (PIC) Biosensors: A Comparative Review.
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...
Biosensors and Point-of-Care Devices for Bacterial Detection: Rapid Diagnostics Informing Antibiotic Therapy.
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。...
Futuristic CRISPR-based biosensing in the cloud and internet of things era: an overview.
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...
Novel Biorecognition Elements against Pathogens in the Design of State-of-the-Art Diagnostics.
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...
Microneedle-based devices for point-of-care infectious disease diagnostics.
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...
Functional paper-based materials for diagnostics.
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...
Recent Innovations in Bacterial Infection Detection and Treatment.
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...