器官芯片（Organ-on-a-Chip, OoC）系统正成为药物筛选和医学研究中的重要体外分析方法。为实现细胞培养响应的连续生物分子监测，在微流控系统或排液管中进行无标记检测具有前景。本研究将光子晶体平板与微流控芯片集成，作为无标记生物标志物检测的光学换能器，并以非接触方式读出结合动力学。作者利用光谱仪和一维空间分辨数据分析方法，...
本文提出并验证了用于高灵敏生物芯片表面的树状大分子涂层，可增强低分子量生物分子（小分子）的高效吸附，并提高无标记、实时光子晶体表面模式（PC SM）生物传感器的灵敏度。生物分子吸附通过测量光子晶体表面光学模式参数变化来检测。作者详细描述了生物芯片的逐步制备过程。以寡核苷酸作为小分子模型，并在微流控模式下进行 PC SM 可视化检测，...
当前生物传感器在临床诊断中的应用受到限制，因为检测低分子量分析物（尤其是血液、尿液和唾液等复杂体液）所需的高特异性不足，且对非特异性结合的抑制能力有限。超双曲色散材料（HMMs）可提供备受关注的无标记检测与定量技术，有望解决低至10^-5 M浓度量级的灵敏度问题。本综述详细讨论了HMM的设计策略，并比较了传统等离子体技术在构建高灵敏...
新冠疫情暴发对全球医疗体系构成重大挑战，病毒持续变异并提高传播率。现有抗病毒药物、给药方式及诊断手段仍有限，难以满足进一步预后需求。本文综述了纳米科学在SARS-CoV-2诊断与管理中的应用，重点介绍现有诊断方法，包括计算机断层扫描、逆转录聚合酶链反应、核酸测序、免疫分析、即时检测、呼气检测、基于纳米技术的生物传感器、病毒抗原检测、...
病毒感染可引发严重疾病、大流行并加重医疗系统负担，快速准确的病毒检测对挽救生命、控制传播和减少社会经济损害具有重要意义。临床常用 PCR 方法，但存在耗时长、依赖复杂仪器和熟练人员等缺点，在新冠疫情期间尤为突出。因此，亟需快速、灵敏、高通量的病毒检测技术。本文综述了用于病毒检测的固相光学传感技术，包括荧光传感器、表面等离子共振（SP...
在 SARS-CoV-2 持续传播及新变异株不断出现的背景下，快速、准确、频繁检测的需求日益增加。奥密克戎变异株临床表现与其他常见呼吸道感染更为相似，同时检测多种潜在病原体有助于区分 SARS-CoV-2 感染与其他症状重叠疾病，对个体化治疗和疫情控制具有重要意义。本文报道了一种基于亚波长光栅微环谐振器（SUMIRR）的 SARS-...
本文研究了微通道高度对声流速度和电容式微加工超声换能器（CMUT）单元阻尼的影响。实验采用高度0.15–1.75 mm的微通道，计算模型覆盖10–1800 μm。模拟与测量结果均显示，声流效率存在与5 MHz体声波波长相关的局部极小和极大。局部极小出现在微通道高度为半波长150 μm整数倍处，由激发波与反射波相消干涉引起；因此非15...
本研究旨在开发一种带微流控通道的乳酸传感器，以克服气泡干扰汗液乳酸测量的问题，并评估其用于汗液乳酸连续监测的潜力。为实现连续监测，利用微通道向乳酸传感器电极输送并排出汗液。所开发的传感器在微通道中设置了专门的气泡捕获区，使气泡无法接触电极。通过让受试者运动，评估该传感器监测汗液乳酸的有效性及其与血液乳酸水平的相关性。该微流控乳酸传感...
心血管疾病是全球男女死亡的首要原因，急性心肌梗死（AMI）是其中最常见的类型，常因冠状动脉阻塞导致心肌缺血和不可逆损伤。欧洲心脏病学会与美国心脏病学会将异常心肌损伤标志物结合急性缺血表现作为AMI诊断依据，因此心肌肌钙蛋白（cTn）等标志物的快速准确检测至关重要。cTn是由cTnI、cTnT和cTnC组成的复合蛋白，参与肌原纤维收缩...
心血管系统疾病，尤其是急性心肌梗死（AMI），是全球主要死因之一，心肌肌钙蛋白I（cTnI）是诊断AMI的关键心脏特异性生物标志物。为实现cTnI的快速、准确测量并具备在线监测潜力，本文提出一种基于化学发光的免疫传感器概念验证系统。作者设计了微流控流池，并结合高灵敏度冷却CMOS相机实现光学读出；建立微流控进样与孵育装置，可在约10...
本文提出一种基于干式“craft-and-stick”手工切割工艺的模块化柔性微流控生物传感器平台构建方法。利用经济通用的 xurography 切割技术，分别制备石墨烯纸电极（GPE）单元和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/胶粘微流控单元；GPE 导电轨道宽度可低至 300 µm，微流控通道宽度可低至 200 µm。两个单元通过双面...
与传统临床诊断方法相比，基于场效应晶体管（FET）的生物传感器具有响应快、易于微型化和集成、适合高通量筛选等优势，在生物标志物检测平台中展现出巨大技术潜力。本综述主要总结FET生物传感器的最新进展。首先概述面向高灵敏检测的生物传感器设计策略，包括器件结构、功能化方法和所用半导体材料。在此基础上，综述重点讨论以下方面：基于单一生物传感...
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...
随着人类深空探索临近，理解深空辐射暴露的生物风险比以往更重要。BioSentinel 任务将是50年来首个在低地球轨道以外研究辐射效应的生物载荷。本研究是 BioSentinel 生物立方星系列文章的最后一篇，该任务将使用出芽酵母细胞研究生物体对长期低剂量深空辐射的响应。本文定义了利用模拟深空辐射和代谢指示染料还原实验检测类空间辐射...
嵌合抗原受体（CAR）T细胞与肿瘤驻留免疫细胞释放的细胞因子，是CAR T细胞功能活性及患者免疫反应的重要组成部分。然而，目前尚缺乏在CAR T细胞治疗过程中精确表征肿瘤微环境细胞因子分泌动态的手段，需要多路、快速、低样本量的生物传感平台并与生物模拟肿瘤微环境整合。本研究构建数字纳米等离子微阵列免疫传感器，并与微流控白血病芯片（Le...
目前，大多数生物标志物检测仍依赖集中式专用实验室、大型仪器和自动化分析仪，存在分析时间长、成本高等问题。开发微型化、快速、低成本微器件，有望替代传统实验室检测，并通过云服务器将诊断结果直接传输至患者智能手机。基于生物传感器的先驱方法有望在去中心化环境中可靠检测生物标志物，但在用于DNA、RNA、尿液和血液等多种生物分析物的准确理解之...
微创癌症诊断方法对提高癌症生存率至关重要。液体活检如血液样本可通过蛋白质、肽、肿瘤DNA或循环肿瘤细胞等指标提取肿瘤及其状态信息。尽管这些标志物稀少，在复杂基质中分离和检测具有挑战性，但聚合物化学的发展产生了分子印迹聚合物、支化聚合物、纳米聚合物复合材料和杂化材料等有趣结构，使液体活检分析平台性能显著提升。本综述描述了聚合物合成最新...
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，...
生物信息检测技术主要用于检测与人体组织和器官病变密切相关的生理和生化参数，如生物标志物，对慢性病早期临床诊疗具有重要价值。可穿戴生物传感器可与物联网和大数据结合，实现人体生理生化信息的检测、传输、存储和综合分析，在个人健康监测、慢性病诊断管理和居家医疗等前沿领域具有广阔应用前景和可观市场潜力。本综述系统总结了汗液中的生物标志物，介绍...
细胞外囊泡（EVs）是细胞间通讯的重要载体，在精准治疗和靶向给药中具有应用前景。小EV或外泌体是直径30–150 nm、由磷脂包裹的EV亚群，因其尺寸小且难以用常规方法分离，表征尤为困难。本综述讨论了利用微流控、声学及尺寸排阻色谱进行外泌体分离、纯化和传感平台的一些最新进展，并探讨了理解外泌体尺寸异质性方面的挑战与未解问题，以及现代...