连续、实时的体内药物与生物标志物测量有望变革医疗，实现高精度个体化给药和健康状态实时监测。然而，该愿景的实现需要深入理解易获取的真皮/皮下间质液（ISF）浓度与指导临床决策的血浆浓度之间的关系。作为迈向该目标的一步，本研究采用电化学适配体传感器（EAB）在活体大鼠的血浆和皮下 ISF 中进行了秒级时间分辨的万古霉素测量。结果显示，I...
鲤鱼在稻田（水深5–20 cm）中的驯化面临温度与溶解氧剧烈波动、活动受限及鸟类捕食等挑战，且浅水环境下不同鲤鱼品系的应激反应尚不清楚，尤其在水位动态变化时难以实时监测。本研究采用可实时监测的葡萄糖生物传感器系统，并结合可评估多项生理指标的生化分析技术，比较青田稻田鲤（Cyprinus carpio var. qingtianens...
高频实时测量细胞培养体系中特定代谢物浓度有助于深入理解细胞代谢并推动细胞培养规范。现有方法多为单时间点、单参数或可检测分析物有限。电化学适配体生物传感器（EAB）已用于血液和组织中分析物的实时监测。本文表征了 EAB 传感器一种与适配体目标分析物无关的 pH 传感能力，并将其应用于多种体外细胞培养体系中 pH 和苯丙氨酸的连续测量。...
活性氧（ROS）中的超氧阴离子（O2•−）通常用荧光染料在细胞培养中检测，但只能获得离散单点数据，难以定量评估长时间释放动力学。本文报道一种电化学生物传感器，可在细胞培养中实时连续监测O2•−释放超过8小时。该传感器以金微线电极（AuME）为基底，将超氧化物歧化酶（SOD）与Ti3C2Tx MXenes构建为生物杂化识别/催化层，通...
以阳极为传感元件的微生物燃料电池（MFC）生物传感器在有机物浓度低或显著波动时往往不稳定。为克服该限制，本文提出毛细作用辅助的碳源递送系统，用于在碳匮乏环境（如饮用水）中维持阳极传感MFC的稳定运行。研究比较了聚酯、棉、丝和尼龙线在不同储液构型下被动输送40 g/L醋酸钠溶液的性能，确定丝线横向储液构型最适合稳定、可控地递送碳源。将...
生化需氧量（BOD）是评价水污染程度和污水生物处理过程的关键指标。基于微生物电化学技术的 BOD 传感器可实现有机物实时在线监测，但微生物电解池（MEC）型 BOD 传感器仍多处于理论探索阶段。本文通过筛选接种物、比较电极材料并优化反应器构型，设计了一种高灵敏 MEC 型 BOD 传感器。结果表明，采用叠层 MEC 反应器出水接种、...
目标控制输注麻醉通过微处理器基于群体药代动力学和患者生物特征估计丙泊酚输注率，以维持稳定血药浓度，但无法直接测量血中药物水平。本研究开发并验证一种可实时检测和量化血液中丙泊酚的电化学生物传感器，并构建智能静脉导管平台，用于全静脉麻醉闭环给药。平台包括生物传感器导管原型、信号检测与显示模块以及驱动电子软件。传感器在静态和流动体系中经循...
金属纳米粒子与金属有机框架的结合因具有协同催化能力而受到关注。本文开发了一种新型三元纳米复合材料，即 Cu2O 介导 Au 纳米粒子（Au NPs）生长在二维 MIL-53(Fe) 上，用于实时监测活细胞释放的过氧化氢（H2O2）。首先通过氧化还原组装技术制备 Cu2O-MIL-53(Fe)，为 AuCl4− 提供生长模板和活性位点...
本文报道了一种用于实时监测生理流体流动的便携式尿素生物传感器。针对戊二醛（GA）作为双官能交联剂易聚合、醛基不稳定及胺-醛反应可逆等问题，作者采用双琥珀酰亚胺交联剂将脲酶固定化于多孔聚四氟乙烯（PTFE）固体支撑上，比较了双琥珀酰亚胺戊二酸酯（DSG）、双琥珀酰亚胺辛二酸酯（DSS）和双-N-琥珀酰亚胺五乙二醇酯（BS(PEG)5）...
本文旨在展示利用二维阻抗谱（2D EIS）在CMOS生物传感器微电极阵列上识别细菌生物膜生长区域。作者设计并应用了一种新型多通道阻抗谱仪器，可与CMOS微电极阵列平台集成，提供1 Hz至100 kHz宽频率范围，支持可调刺激电压，并能够以每秒一次的频率对整个阻抗传感器阵列进行测量，从而实现对生物膜生长的实时二维空间与时间评估。相邻传...
传统电化学生物传感器通常依赖 Ag/AgCl 或 Hg/Hg2Cl2 等金属/盐参比电极控制电位，但这类电极体积大、难以微型化、会泄漏电解质并随时间漂移，不适合植入式器件。本文报道一种全酶基实时葡萄糖监测系统，由葡萄糖脱氢酶（GDH）传感电极和漆酶（LAC）酶参比电极组成。传感电极通过直接电子转移催化葡萄糖氧化，其开路电位随葡萄糖浓...
沉积物膨胀与缺氧水体沉积物中黑水团的发生密切相关。实时监测沉积物膨胀通常费时且技术困难，尤其在动态环境中需要记录沉积物高度随时间的变化。本研究开发了一种垂直分布多阳极沉积物微生物燃料电池（SMFC）生物传感器，用于监测沉积物高度变化。基于SMFC原理，当阳极埋入沉积物时，系统输出电压升高。结果表明，阳极埋入沉积物后，传感器输出电压可...
本研究开发了一种基于自组装单分子层（SAM）固定葡萄糖氧化酶（GOx）的电化学生物传感器，用于实时监测鱼类应激。以往无线血糖生物传感器中，GOx 在电极表面固定不均匀，导致高血糖浓度范围内响应下降。作者将 GOx 通过 3-巯基丙酸（MPA）SAM 和 EDC/NHS 活化共价固定于铂铱（Pt-Ir）工作电极表面，并在传感器表面涂覆...
本研究报道一种用于实时毒性监测的环境生物传感器，利用微生物燃料电池（MFC）对电子供体和受体浓度变化的高敏感性。实验室测试中，该传感器对矿山岩排水总重金属浓度变化表现出快速响应，具有可接受的重复性，决定系数 R2 为 0.95–0.97。传感器响应归因于重金属对电活性微生物活性的干扰。对阳极电活性生物膜进行生物分子分析发现，暴露于重...
本研究开发了一种基于光学通信的实时鱼应激可视化生物传感器系统。该系统以血糖作为鱼应激指标，利用葡萄糖氧化酶电化学传感器在鱼自由游动状态下连续测量葡萄糖浓度。针对现有无线系统需将数据传至计算机后才能判断应激水平、存在延迟的问题，作者将葡萄糖传感器输出的电流信号转换为电压信号，并依据预设阈值驱动红、黄、绿三色 LED 即时显示应激等级；...
γ-氨基丁酸（GABA）是维持正常脑功能的关键抑制性神经递质，参与神经可塑性、信息处理和网络同步；其水平异常与多种脑疾病相关。由于 GABA 非电活性，实时检测困难，现有微透析-高效液相色谱（HPLC）方法体积大，不适合连续实时监测。本文报道一种基于铂微电极阵列（Pt MEA）的 GABA 微传感器阵列探针，包含分别修饰谷氨酸氧化酶...
本研究报道了一种用于流动条件下实时动态监测尿素浓度的便携式电化学生物传感器。针对慢性肾病和腹膜透析患者需要连续监测尿素的需求，作者将固定脲酶的多孔丝素蛋白膜安装于聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控腔中，并与经氨基化处理的丝网印刷碳电极组成传感单元，整体封装于3D打印外壳内。样品在蠕动泵驱动下以恒定流速通过传感器，脲酶催化尿素水解，产生...
本文开发了一种纸基多阳极微生物燃料电池（PMMFC）并集成电源管理系统（PMS），作为一次性、自支撑的实时“冲击”生物传感器用于废水监测。在批式反应器中，PMMFC对六价铬、次氯酸盐和乙酸盐三类冲击及其不同浓度表现出可区分的响应。与碳布基微生物燃料电池相比，PMMFC的功率输出提高4倍，表明纸基阳极有利于细菌附着和电子转移。在冲击条...
鸟类代谢与其活动和环境精细耦合，因此鸟类系统研究有助于理解生物体对环境变化的响应。然而，现有鸟类生理监测手段难以在飞行过程中实时测量关键代谢物。本研究提出一种可植入式生物传感器系统，用于在飞行等多种活动中连续监测鸟类尿酸水平。该系统由针式酶学生物传感器和轻量化两电极电位计组成：前者用于组织间液中尿酸的安培检测，后者驱动传感器、读取输...
本文首次报道了一种用于光催化降解过程在线、实时监测的生物传感器集成方案。研究以对乙酰氨基酚作为模型分子，因为该药物使用广泛，并经常出现在环境水体中。所开发的生物传感器基于将酪氨酸酶固定在可光交联的聚乙烯醇聚合物中。该传感器被置于一个计算机控制的流动系统内，而该流动系统安装在含有二氧化钛（TiO2）作为光催化剂的光催化反应器旁边。实验...