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...
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...
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，...
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，...
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...
Emerging Biosensor Trends in Organ-on-a-Chip.
器官芯片技术非常适合在体外培养和分析二维/三维细胞培养物、类器官及其他组织类似物，因为这些微生理系统已被证明能够形成与相应人体组织和器官高度相似的架构、结构组织和功能。尽管近年来已有大量工作用于展示器官样细胞行为、正常的细胞间通讯和组织相互作用，但将生物传感策略整合到器官芯片平台仍处于起步阶段。虽然许多微传感器、纳米传感器和生物传感...
Microfluidic-Chip-Integrated Biosensors for Lung Disease Models.
肺部疾病（如感染、哮喘、肺癌和肺纤维化）对全球人类健康构成严重威胁。传统二维细胞模型和动物模型难以模拟人肺特有的生理与病理特征。近十年来，基于三维结构的人体器官芯片（organ-on-a-chip, OOC）平台迅速发展，其中肺芯片（lung-on-a-chip, LOC）能够再现肺泡-毛细血管界面、呼吸运动、组织-组织界面及上皮-...
Organ-on-a-Chip: A Preclinical Microfluidic Platform for the Progress of Nanomedicine.
尽管纳米医学在过去十年取得显著进展，但基于纳米技术的治疗体系向临床应用转化仍然缓慢，主要原因之一是缺乏能够模拟人体内环境并预测纳米材料性能与生物毒性的稳健临床前组织培养平台。器官芯片（OoC）是新型微流控工具，可在微尺度模拟复杂人体器官功能。这些集成微流控网络与三维组织工程模型相结合，显示出减少临床前与临床试验结果差异的潜力。然而，...
The Current Trends of Biosensors in Tissue Engineering.
生物传感器是组织工程应用中用于疾病诊断的选择性、灵敏且快速的工具。与标准酶联免疫吸附测定（ELISA）相比，生物传感器通过结合生物、化学和物理技术，可实时、原位监测微生理信号。本综述总结了面向不同生物与生物医学应用的多种生物传感器技术的最新重要进展，尤其关注组织工程应用。文章讨论了用于组织工程的多种制备技术，如计算机数控（CNC）、...
Monitoring of Microphysiological Systems: Integrating Sensors and Real-Time Data Analysis toward Autonomous Decision-Making.
微生理系统（MPS，器官芯片）可模拟人体器官功能，是发现可转化生物标志物、药物和再生疗法的重要技术。由于MPS需要复杂微尺度解剖结构和异质细胞群，其可重复、标准化制造与运行仍是主要挑战。本文作为展望，评估MPS监测的三个阶段：过程、发育和功能，并讨论所需传感器的独特特征与剩余技术挑战。MPS监测需要非破坏性、连续生物传感器和成像技术...
3D biosensors in advanced medical diagnostics of high mortality diseases.
心血管疾病、癌症和糖尿病是高死亡率疾病，占全球死亡人数的近三分之二。早期发现和持续评估对改善患者预后、降低社会经济负担至关重要。现有生物传感器技术通常基于患者全血样本检测疾病特异性生物标志物，但存在灵敏度与动态范围有限、体内适用性不足以及缺乏连续监测等严重缺陷。迫切需要新的诊断和治疗随访工具，以实现病理早期检测并连续监测对特定治疗的...