Biosensor applications in organ-on-a-chip platforms and disease modeling.
微生理系统（MPS）和器官芯片（OoC）结合生物传感器，用于体外模拟细胞与组织功能，以深入理解动态细胞微环境和疾病机制。OoC 与生物传感器耦合可更准确地模拟人体生理与疾病过程，提供非侵入、实时、高灵敏和高选择性的细胞行为与响应监测，并建立更具生理和药理相关性的模型，用于高通量药物筛选、系统性疾病建模、药代动力学建模和个性化医疗。生...
Organ-on-a-Chip and Microfluidic Plant Cell Culture Systems: The Next Frontier for Controlled Secondary Metabolite Production and Real-Time Metabolomic Monitoring.
植物次生代谢物对药物、营养保健品和化妆品至关重要，但传统植物培养体系受产量不稳定、放大困难和实时过程监测不足限制。微流控技术与器官芯片（OoC）平台最初用于哺乳动物生物学，现正成为克服这些限制的重要工具。这些系统可实现层流、精确梯度生成、单细胞分辨率和生物传感器集成，为细胞微环境提供前所未有的控制，并支持非破坏性实时代谢组学监测。尽...
Cell-Based Immuno-Biosensors Using Microfluidics.
基于细胞的免疫生物传感器是研究生物细胞免疫反应的新型平台，可提供更接近生理和病理状态的实时信息。这些系统以活免疫细胞为主要组分，能够高灵敏度、无标记地检测疾病相关生物标志物和细胞特征。与微流控及器官芯片技术的结合，使细胞微环境可被精确操控，不仅实现高通量筛选，也推动更小、更便携的即时检测系统发展。本文综述了微流控细胞基免疫生物传感在...
Organs-on-Chips in Drug Development: Engineering Foundations, Artificial Intelligence, and Clinical Translation.
器官芯片（organ-on-a-chip, OoC）技术，又称微生理系统（microphysiological systems, MPSs），通过整合微流控、工程化生物材料、人源细胞和片上生物传感，在微尺度器件中模拟人体生理功能，并提供定量、时间分辨的读出。本综述回顾2010—2025年文献，重点阐述传感、标准化采样与数据分析如何支...
Continuous Optical Biosensing of IL-8 Cancer Biomarker Using a Multimodal Platform.
本研究开发了一种提供光学读出的无标记生物传感器，用于连续检测人白细胞介素-8（IL-8）。IL-8在多种癌症中过表达，可作为癌症预后评估和治疗评价的生物标志物。作者构建了紧凑、便携且易组装的生物传感模块，将流体芯片、生物传感芯片和基于光纤的光学读出头集成于单一模块。生物传感芯片由共振纳米柱换能器（RNP）阵列组成；RNP面朝下集成到...
An Organ-on-a-Chip Modular Platform with Integrated Immunobiosensors for Monitoring the Extracellular Environment.
采用人细胞的器官芯片（OoC）系统可模拟人体器官功能及其生理微流控环境，但当前OoC技术仍缺乏集成于微流控平台的生物传感器，难以对细胞行为及其对外界刺激的响应进行连续实时监测。本研究旨在开发并将生物传感器集成到模块化OoC平台中，以实时监测不同刺激下细胞环境的变化。文中演示了将生物传感器阵列串联模块化集成到OoC平台，并验证其可维持...
Integration of nanobiosensors into organ-on-chip systems for monitoring viral infections.
将纳米生物传感器整合到器官芯片（OoC）模型中，为研究病毒感染和治疗开发提供了有前景的进展。传统病毒研究方法如二维细胞培养和动物模型难以复制人体组织的复杂动态环境。相比之下，OoC系统能提供更准确、生理相关的模型，用于研究病毒感染、疾病机制和宿主反应。纳米生物传感器具有微型化设计和增强灵敏度，可在这些系统内对细胞因子和蛋白等关键生物...
Revolutionizing Drug Discovery: The Impact of Distinct Designs and Biosensor Integration in Microfluidics-Based Organ-on-a-Chip Technology.
传统药物研发周期长、成本高且失败率高，促使制药业寻求更高效的研发框架，并推动基于微流控技术的器官芯片（organ-on-a-chip, OOC）发展。与传统动物实验相比，OOC 能更准确地模拟人体器官微环境与生理响应，为生物医学研究尤其是新药开发提供低成本、高效率平台。此外，OOC 支持快速实时分析、高通量实验和自动化，有望显著提升...
Biosensor-Enhanced Organ-on-a-Chip Models for Investigating Glioblastoma Tumor Microenvironment Dynamics.
胶质母细胞瘤（GBM）是一种侵袭性原发脑肿瘤，其动态且复杂的肿瘤微环境（TME）使诊断和治疗面临重大挑战。本综述系统探讨了生物传感器增强型器官芯片（OOC）模型在研究 GBM 肿瘤微环境动态中的创新应用。近年来，将生物传感器整合到 OOC 平台中，可在受控微环境中实时监测和分析细胞行为，弥补传统体外和体内模型难以准确模拟 GBM 进...
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...
A Flexible PDMS-Based Optical Biosensor for Stretch Monitoring in Cardiac Tissue Samples.
心脏毒性指药物暴露对正常心脏功能产生不良影响，是药物研发中需尽早识别的重要风险。为在临床前阶段提高心脏毒性检测概率，需要能够模拟心脏活检体内环境的可靠体外模型。在功能心脏中，心肌细胞长期承受静态与循环拉伸；研究表明，对培养的心脏组织施加类似体内的机械载荷，有助于维持组织功能并提高早期毒性识别能力。本文设计并制备了一种用于活检和组织培...
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，...
Microfabricated polymer-metal biosensors for multifarious data collection from electrogenic cellular models.
近年来，器官芯片和微生理系统（MPS）等台式组织培养模型日益复杂，需要集成传感模态以获取复杂、多路生物数据。本文扩展了聚合物-金属生物传感器方法，展示了一种用于化合物生物传感的简便技术，并通过自定义建模方法进行了表征。作者开发了一种复合芯片，集成三维微电极、三维微流控、互指电极（IDE）和微加热器。该芯片通过三维微电极的电/电化学表...
A tissue chip with integrated digital immunosensors: In situ brain endothelial barrier cytokine secretion monitoring.
器官芯片平台有望为疾病研究和药物发现提供比动物模型更经济、伦理且更接近人体的模型。血脑屏障芯片（BBB-oC）是研究神经疾病的重要工具，可模拟控制病原体进入、药物递送和神经炎症的多功能组织。全面理解该组织模型的多种生理功能，需要在 BBB-oC 系统中检测多种组织分泌物质。然而，现有集成传感器的 BBB-oC 平台仅能基于通透性测量...
Biosensor integrated tissue chips and their applications on Earth and in space.
空间探索技术的发展在通信、环境、社会和经济等方面积极影响了地球生活。人体在太空飞行中会持续发生生理变化，即使短期任务也不例外。由于技术演进快于人体适应能力，许多疗法在严格体内试验后仍因毒性或疗效不足而在临床试验中失败。因此，组织芯片（又称器官芯片）与生物传感器的集成正在发展，以弥补相关模型不足并改善药物研发流程。当前研究推动基于细胞...
Biomedical Applications of Microfluidic Devices: A Review.
被动与主动微流控芯片被广泛用于生物医学和化学应用，以支持流体混合、颗粒操控和信号检测。被动微流控器件依赖几何结构，应用范围相对有限。主动微流控器件包含传感器或检测器，可将化学、生物和物理变化转换为电学或光学信号；它们也是用于生物医学应用中检测生物与化学变化的换能器件，是疾病诊断和器官建模中高度通用的微流控工具。本综述全面概述了微流控...
Intersection of stem cell biology and engineering towards next generation
人类纤维化疾病是全球重大健康问题，病因异质性强，累及多个器官，现有抗纤维化药物常因疗效不足和预后差而失败。为解析疾病机制并开发治疗策略，体外疾病模型在平台开发方面已取得重要进展。工程化器官芯片平台为纤维化研究和抗纤维化药物发现带来革命性变化。人类诱导多能干细胞和组织工程技术的发展正在推动该领域显著进步。本文综述了近期突破和新兴挑战，...
Human Heart Anoxia and Reperfusion Tissue (HEART) Model for the Rapid Study of Exosome Bound miRNA Expression As Biomarkers for Myocardial Infarction.
目前心肌梗死（MI）诊断主要依赖心电图和肌钙蛋白等血浆生物标志物，但肌钙蛋白出现较晚，且难以区分缺血性损伤与再灌注损伤。循环microRNA（miRNA）因在MI早期快速变化，被视为潜在新型标志物，但其定量检测仍依赖RT-qPCR、微阵列或测序，耗时长且低浓度下不稳定。为此，作者构建了人源心脏缺氧-再灌注组织（HEART）器官芯片模...
Biosensors Integration in Blood-Brain Barrier-on-a-Chip: Emerging Platform for Monitoring Neurodegenerative Diseases.
近几十年来，由于神经退行性疾病（NDDs）发病率持续上升，开发用于研究疾病进展和药物疗效的新型生物平台备受关注。血脑屏障（BBB）作为器官芯片（OoC）平台，可模拟脑屏障功能，有助于深入理解 NDDs，并为新疗法提供药物通透性检测工具。BBB-on-a-chip（BBB-oC）技术的一项极具吸引力的改进是集成检测系统，以实现对生物标...
Emerging microfluidics-enabled platforms for osteoarthritis management: from benchtop to bedside.
骨关节炎（OA）是一种常见且致残的年龄相关性关节退行性疾病，是老年人疼痛和功能障碍的主要原因。一旦关节损伤形成，目前尚无治愈方法，因此迫切需要早期检测和干预。诊疗一体化（theranostics）将治疗与诊断结合，是 OA 管理的有前景策略，但 OA 诊疗一体化仍处于起步阶段。首先需要满足三个基本需求：i）用于疾病发病机制研究和药物...