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...
近年来，器官芯片和微生理系统（MPS）等台式组织培养模型日益复杂，需要集成传感模态以获取复杂、多路生物数据。本文扩展了聚合物-金属生物传感器方法，展示了一种用于化合物生物传感的简便技术，并通过自定义建模方法进行了表征。作者开发了一种复合芯片，集成三维微电极、三维微流控、互指电极（IDE）和微加热器。该芯片通过三维微电极的电/电化学表...
食物过敏是由食物中痕量致敏蛋白引发的超敏免疫反应。植物奶消费增加使生产过程中的交叉污染风险上升，传统过敏原筛查多依赖实验室，难以满足生产现场快速质控需求。本文开发了一种便携式智能手机成像表面等离子共振（iSPR）生物传感器，由3D打印微流控SPR芯片构成，用于检测商业植物奶中的总榛子蛋白（THP），并与台式SPR进行仪器和分析性能比...
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...
基于二维材料的场效应晶体管（FET）因电学性能优异、带隙可调、比表面积高、无标记检测及可微型化等优势，成为有前景的生物传感器。然而，FET 生物传感器在液体环境中保持高电学性能与稳定性仍是实际应用的关键。本文开发了一种高性能 InSe-FET 生物传感器，并用于临床样品中乳腺癌生物标志物 CA125 的检测。该 InSe-FET 与...
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...
HIV分子检测对早期诊断和抗逆转录病毒治疗具有重要意义。CRISPR技术结合等温扩增可实现高灵敏、高特异的核酸检测，但多酶反应体系兼容性差，限制了简易分子检测的发展。受细胞多区室结构启发，作者提出一种由纳米多孔膜分隔的人工级联反应系统，将RPA/RT-RPA反应腔与CRISPR反应腔空间分隔，使短扩增产物可扩散进入CRISPR腔，而...
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...
器官芯片平台有望为疾病研究和药物发现提供比动物模型更经济、伦理且更接近人体的模型。血脑屏障芯片（BBB-oC）是研究神经疾病的重要工具，可模拟控制病原体进入、药物递送和神经炎症的多功能组织。全面理解该组织模型的多种生理功能，需要在 BBB-oC 系统中检测多种组织分泌物质。然而，现有集成传感器的 BBB-oC 平台仅能基于通透性测量...
组织芯片（TC）又称微生理系统（MPS）或器官芯片（OC/OoC），旨在小尺度模拟人体生理，以提高动物模型的可重复性和人体相关性，并降低费用与伦理成本。然而，现有TC大多采用终点分析，难以在细胞产生特定生物分子时进行实时检测。为此，作者将用于炎症细胞因子的光子生物传感器整合到模型TC中。人支气管上皮细胞在微流控装置中培养，并用脂多糖...
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...
高通量细胞分选是合成生物学、临床研究和药物发现等领域的重要技术。流式细胞术虽可实现超高通量分选，但主要依赖细胞大小和表面标记，难以分析单细胞分泌产物。液滴微流控分选可为单细胞提供独立微环境，但针对多种分析物建立高通量分选方法仍具挑战。本研究开发基于葡萄糖胺（GlcN）检测的高通量液滴分选系统，用于定向进化二乙酰壳二糖脱乙酰酶（Dac...
BioSentinel是首个面向深空设计并开发的生物立方星，其NASA任务目标是评估深空辐射对生物系统的影响，并构建一个能够在距地球数十万千米外自主支持模型生物并采集数据的CubeSat平台。本文简要介绍BioSentinel，并通过回顾NASA早期生物立方星在科学问题、子系统和能力上的演进，展示其技术与概念渊源。文章指出，采用生物...