Space Biology Research and Biosensor Technologies: Past, Present, and Future.
鉴于未来任务将超越近地轨道（LEO），并可能在月球和火星建立基地，必须研究深空环境对生物学的影响，以开发防护对策。自20世纪60年代以来，许多生物实验已在太空开展，但大多发生在LEO且持续时间较短。这些LEO任务利用多种模式生物研究了多种生物现象，并采用了广泛技术。然而，受深空环境约束，未来深空生物任务将主要限于微生物和植物种子，并...
Wearable Biosensors: An Alternative and Practical Approach in Healthcare and Disease Monitoring.
随着人口增长、老龄化和慢性病患病率上升，医疗成本持续增加，医疗体系正从以医院为中心转向以个人为中心。自20世纪以来，可穿戴传感器在医疗和生物医学监测中日益普及，能够连续测量唾液、血液和汗液等生物流体中的关键生物标志物，用于疾病状态监测、健康评估、医学诊断和治疗评价。过去几十年，研究重点集中于电化学和光学生物传感器，以及生物标志物、细...
A critical review: Recent advances in "digital" biomolecule detection with single copy sensitivity.
单生物分子检测涵盖核酸、蛋白、病毒和细菌等目标，在生物学、环境、食品与农业、公共卫生和医学中至关重要。随着对这些生物分子功能及其对公共健康、环境污染和食品安全影响的认识不断深入，迫切需要先进检测技术实现早期、高灵敏检测。本文是一篇批判性综述，系统回顾并总结了一系列具有潜在单拷贝灵敏度的“数字”生物分子检测研究，重点讨论实现“数字”检...
Pathogen detection with electrochemical biosensors: Advantages, challenges and future perspectives.
病原体（如细菌和病毒）种类繁多，其快速、低成本、特异且灵敏的检测仍是分析医学的重要挑战。近年来，利用纳米材料、微流控器件、信号扩增方法及其组合策略实现病原体检测受到广泛关注，尤其在COVID-19疫情后，快速敏感检测病原体的需求更加迫切。病原体检测可采用电化学、光学、质量敏感或热学方法，其中电化学方法因检测方案多样、可实时定量、支持...
Research advances for exosomal miRNAs detection in biosensing: From the massive study to the individual study.
外泌体miRNA（exo-miRNAs）来源于肿瘤细胞，在肿瘤发生发展中发挥重要作用，可作为癌症诊断的潜在生物标志物。然而，高灵敏度样品前处理与分析技术不足限制了其临床应用，因此发展敏感、可靠的外泌体miRNA传感方法对医学诊断至关重要。近年来，多种生物传感器策略被提出，包括纳米材料、等温信号放大和微流控芯片等，用于外泌体miRNA...
Towards Development of a Non-Intrusive and Label-Free THz Sensor for Rapid Detection of Aqueous Bio-Samples Using Microfluidic Approach.
由于多数生物分子尺寸与太赫兹（THz）波长相当，THz 波段在生物医学和生物传感中受到关注。本文提出一种非侵入、无标记的 THz 生物传感器，用于水样生物样品的快速检测与实时监测。传感器采用微流控方式，并利用局部伪表面等离子体（LSSP）谐振器的高度局域化特性，使其对表面附近介电常数的微小变化具有高灵敏度。该传感器设计于 1 THz...
Aptamer-functionalized metal-organic frameworks (MOFs) for biosensing.
金属有机框架（MOFs）是一类结晶多孔材料，因具有纳米级框架结构、可调孔径、大比表面积和良好化学稳定性，已在生物传感器、生物医药、电催化、储能与能量转换等领域广泛应用。尤其当MOFs与适配体功能化相结合时，可用于构建面向医学诊断、食品安全和环境监测的高性能生物传感器。本文综述了适配体功能化MOF基生物传感器的最新进展及其生物应用。首...
Developing an integrated microfluidic and miniaturized electrochemical biosensor for point of care determination of glucose in human plasma samples.
本文开发了一种基于高取向碳纳米管阵列的低成本即时检测（POC）装置，用于复杂样品中葡萄糖的实时、灵敏电化学检测。作者构建了由 Arduino Due 和 LMP9100-EVM 组成的低成本微控制器电位计，可完成循环伏安（CV）和安培测量；并设计基于开源电子器件的注射泵，驱动微流控芯片中的样品流动。垂直排列碳纳米管（VACNT）传感...
Integrated microfluidic platform with electrohydrodynamic focusing and a carbon-nanotube-based field-effect transistor immunosensor for continuous, selective, and label-free quantification of bacteria.
交流电渗（AC EO）和介电电泳（DEP）可用于操控细菌以提高检测灵敏度，但多数电动力学增强生物传感器基于静止液体。正介电电泳（pDEP）有效捕获区通常过于靠近电极，难以使流动颗粒逆流向检测区移动，这对压力驱动流动中的电动力学辅助生物传感器构成挑战，尤其当流速较高且检测区较小时。本文提出一种微流控单壁碳纳米管（SWCNT）基场效应晶...
A wearable battery-free wireless and skin-interfaced microfluidics integrated electrochemical sensing patch for on-site biomarkers monitoring in human perspiration.
本研究开发了一种超灵敏、柔性、无线、无电池且全集成（无需外部分析设备）的电化学传感贴片系统，并集成微流控汗液收集单元，用于人体汗液中钾离子（K+）浓度的现场监测。工作电极采用多壁碳纳米管（MWCNT）与 MXene-Ti3C2Tx 构建的杂化多维网络，以提高表面活性面积和电荷转移速率，并强吸附缬氨霉素（valinomycin）膜，保...
Application of lectin-based biosensor technology in the detection of foodborne pathogenic bacteria: a review.
由病原菌引起的食源性疾病每年导致大量感染，严重威胁人类健康并造成重大经济损失，因此亟需快速、灵敏、准确检测食源性病原菌。生物传感器因高灵敏度、近实时定量、无需富集、现场检测和操作简便等优势，在病原菌识别与检测中受到广泛关注。凝集素作为生物传感器中一种有前景的识别元件，具有糖结合特异性、稳定性高、成本低、可非共价可逆结合细菌表面糖链等...
Long period grating in double cladding fiber coated with graphene oxide as high-performance optical platform for biosensing.
本文报道并测试了一种新型光纤无标记生物传感器的开发与应用，其性能通过人血清中C反应蛋白（CRP）的实时检测得到验证。该器件以具有W型折射率剖面的双包层光纤中刻写的长周期光栅为核心换能器。通过化学刻蚀光纤外包层，将器件工作点调节至模式转换区域，从而在保持全硅结构光栅共振良好可见性的同时，显著提升其对周围折射率的灵敏度。随后在光纤换能器...
Biosensors for detecting viral and bacterial infections using host biomarkers: a review.
病毒和细菌感染常通过空气、污染食物、水、体液或人际接触传播，并迅速扩散，造成全球大量死亡。感染诊断中的关键挑战之一是区分病毒性与细菌性感染。病毒持续突变、重配和重组导致新病毒株不断出现，使诊断更加困难；对病毒感染患者使用抗生素不仅无效，还会促进细菌耐药。评估现有生物传感平台以早期判断感染病因，有助于实现病毒与细菌感染的鉴别诊断。近十...
A computational simulation platform for designing real-time monitoring systems with application to COVID-19.
为应对2019冠状病毒病（COVID-19），检测感染者是控制疫情的关键，生物传感器在快速、低成本和现场检测中具有重要作用。本文提出并展示了一个专门用于设计微流控集成生物传感器的新型竞争性数值模拟平台。该平台可修改生物传感器、样品、缓冲液及微流控通道的参数，从而为特定即时检测（POC）应用提供设计依据。作者首先利用已有实验数据验证了...
Assessment of Shear-Dependent Kinetics of Primary Haemostasis With a Microfluidic Acoustic Biosensor.
初级止血是血管损伤后血小板与内皮下基质在流动条件下相互作用并形成首个止血栓的动态过程。为评估初级止血缺陷，需要检测流动状态下血小板栓形成的完整机制。本文提出一种基于剪切依赖动力学表征的新方法，用于评估初级止血早期阶段。作者采用无标记石英晶体微天平（QCM）生物传感器，在共价固定的I型纤维胶原表面实时测量抗凝全血灌注过程中血小板沉积随...
Recent advances in synthetic biology-enabled and natural whole-cell optical biosensing of heavy metals.
基于光学转导的全细胞重金属生物传感已发表大量研究。生物技术工具的应用不仅持续提高了生物传感器的灵敏度、选择性和检测范围，也同时揭示了进一步改进面临的新挑战与限制。本综述重点介绍利用光学换能器进行全细胞重金属生物传感的若干方面，聚焦重组质粒中调控模块与报告模块的遗传调控进展，这些进展提升了生物传感器性能。同时，文章尝试介绍微流控等新兴...
Point-of-Care Biosensor-Based Diagnosis of COVID-19 Holds Promise to Combat Current and Future Pandemics.
高效快速检测病毒在疾病预防、诊断和环境监测中极为重要。早期筛查人群病毒感染有助于控制疫情传播。目前传统病毒检测方法如平板培养和定量RT-PCR结果可靠，但耗时长、需要专业分析、昂贵设备和试剂，发展中国家低社会经济群体难以负担。此外，许多政府为应对疫情选择大规模检测，导致检测试剂盒和试剂严重短缺，影响供需链。本文综述了当前场景下报道的...
Micromolded Carbon Paste Microelectrodes for Electrogenerated Chemiluminescent Detection on Microfluidic Devices.
微模塑碳糊电极易于制备、可一次性使用，并可集成到微流控器件中，用于制造低成本传感器和生物传感器。本研究采用微模塑技术在聚二甲基硅氧烷（PDMS）中制备碳糊微电极，并将其与微流控通道耦合，构建电化学发光（ECL）传感器。作者分别采用三(2,2'-联吡啶)钌(II)（Ru(bpy)3^2+）/三丙胺（TPrA）体系和过氧化氢（H2O2）...
Biosensors-on-Chip: An Up-to-Date Review.
生物传感器通常用于将物理、化学或生物事件转换为可测量信号，从而提供关于目标分析物的定性和/或定量信息。尽管生物传感器领域已受到广泛关注，将其与微流控技术集成可进一步提升灵敏度、特异性、分辨率、自动化程度、通量、重现性、可靠性和准确性。由此，芯片生物传感器（BoC）可成为中心实验室诊断与患者床旁诊断之间的桥梁，推动即时检测（PoC）应...
Direct and Label-Free Monitoring of Albumin in 2D Fatty Liver Disease Model Using Plasmonic Nanogratings.
非酒精性脂肪肝（NAFLD）是一种与肝细胞内脂质慢性积累相关的代谢紊乱，是全球最常见的肝脏疾病，估计影响多达25%的世界人口。由于缺乏可靠且可应用的诊断工具，该病及相关障碍的真实患病率仍不清楚。已知肝细胞合成的多效蛋白白蛋白水平与肝功能正常相关。开发一种能够直接、灵敏且无标记地监测肝细胞培养中白蛋白分泌的互补工具，可为NAFLD机制...