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...
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...
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...
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...
血液中生物标志物的检测与定量对多种疾病的早期发现、诊断和治疗具有重要意义。在用于检测蛋白质、核酸和小分子药物等分子标志物的多种传感器中，亲和型电化学生物传感器具有高分析灵敏度与特异性、检测速度快、操作简便和便携等优势。然而，全血基质高度复杂，含有血细胞、血小板、血浆蛋白、代谢物和脂质，并存在尿酸、抗坏血酸等电活性干扰物，传统方法常需...
未来数年，干旱和清洁水资源不足将成为人类主要挑战。缺乏用于洗涤、沐浴和饮用水的清洁水源会增加受污染水的使用，并提高水传播疾病风险。许多水传播暴发由原虫寄生虫引起，这些寄生虫可在恶劣环境中保持活性或存活，因此需要采用敏感技术对水资源进行定期监测，以降低暴发风险。具备足够灵敏度和特异性的即时检测（POC）系统是监测平台研究的核心目标。本...
本文是《Sensors》特刊“生物传感器在医疗与医学应用中的发展与创新”的编辑前言。作者指出，新冠疫情推动诊断模式从集中式实验室检测向分布式、即时检测转变，催生了对可负担、易用且准确的医疗传感设备的迫切需求。未来医疗模式强调患者在医生、护士和医疗专业人员支持下参与决策与管理，因此需要能在血液、唾液和尿液等非实验室样本中快速评估患者状...
食源性病原是食品、饮料和医疗行业的重要诊断对象，因其普遍存在并对公共卫生、食品安全和经济造成不利影响。判断某类食品是否适合食用的标准由政府制定，设计生物传感器平台等新诊断工具时必须考虑这些标准。为满足严格的检测限、成本和可靠性要求，近期研究集中于开发基于芯片实验室的检测装置，利用微流控通道和平台。基于微流控的装置以不同方式设计、开发...
电化学生物传感器中，酶生物燃料电池可同时作为能量电源和信号发生器，已成为研究热点。此类自供电生物传感器具有能源自给、结构简单、可在体内工作、在线及时监测等优点，自酶生物燃料电池自供电生物传感器（EBFC-SPB）概念提出以来，在健康监测领域取得显著进展。然而，便携式 EBFC-SPB 的制备与实际应用仍受限于微型化难题。近年来，微流...
电学阻抗生物传感器在多种生物传感应用中具有强大潜力，且仍在持续发展。将微流控技术（如鞘流聚焦、介电电泳聚焦和叉指电极阵列）嵌入阻抗传感器后，其灵敏度仍可显著提升；同时，微流控带来的试剂消耗减少、分析时间缩短以及自动化操作，可大幅提高分析能力与可靠性。借助成熟的微流控技术，复杂生物过程可被压缩并集成到单一微流控系统（如芯片实验室或微型...
2019年出现的严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）在全球引起高发病率和死亡率。作为RNA病毒，SARS-CoV-2通过随机突变不断产生遗传变异，尽管多数国家已批准5岁以上人群接种新冠疫苗，但确诊人数仍持续上升，因此早期诊断对疫情防控至关重要。目前SARS-CoV-2检测主要依赖逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR），...
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...
2019年12月爆发的新冠疫情由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，随着毒力增强和确诊病例增加，对全球公共卫生构成严重威胁，因此亟需准确诊断以快速控制病毒传播。环介导等温扩增（LAMP）是一种新型分子生物学技术，具有操作简便、快速、低成本、高灵敏度和高特异性等优点。过去两年，新冠疫情暴发和病毒株持续变异对病原体...
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...