Microfluidic preparation of optical sensors for biomedical applications.
光学生物传感器是将生物信息转换为可检测光学信号的平台，因高灵敏度、高特异性、动态传感等特性在多个领域具有广泛应用。光学传感材料的开发是光学传感器的重要组成部分。本综述重点阐述微流控技术在光学传感材料制备中的作用，以及所得光学传感器在生物医学领域的应用。文章首先介绍常见的光学传感机制及相关功能响应材料，包括表面等离子共振（SPR）、表...
Sheathless inertial particle focusing methods within microfluidic devices: a review.
在微尺度流体环境中操控和聚焦颗粒，对推进生物、化学和医学研究至关重要。精确且高通量的粒子聚焦是细胞计数、生物分子检测、样品分选以及增强生物传感器功能等应用的关键前提。主动聚焦和鞘液辅助聚焦方法虽然准确，但需要引入外部能量场或额外鞘液流；被动聚焦方法则利用流体固有动力学，在无外部驱动条件下实现高通量聚焦。本综述系统分析无鞘液惯性聚焦策...
A concise overview of advancements in ultrasensitive biosensor development.
电化学生物传感已发展为一种多样且强大的方法，可用于检测和分析从小分子到大分子等多种生物实体。由于电化学技术与纳米材料、生物识别元件及微流控的集成显著提升了灵敏度、选择性和便携性，电化学生物传感器在医疗、环境监测和食品安全等领域具有广泛应用前景。本综述系统讨论了电化学传感器领域，比较了多种用于突破检出限并实现小型化的策略，并评估了电位...
Emerging open-channel droplet arrays for biosensing.
开放通道微滴阵列因微型化、并行化、高通量、简单和易获取等优势，在生化分析、生物流体监测、生物标志物识别和细胞相互作用等领域受到广泛关注。此类微滴阵列通过物理或化学方式将微升/纳升级液滴锚定在开放界面，不仅能提高生物传感器的灵敏度和准确性，而且无需复杂设备或繁琐流程，在下一代微型化传感平台中展现出巨大潜力。本综述总结了开放通道微滴阵列...
Application of Biosensors in Detecting Breast Cancer Metastasis.
乳腺癌因全球发病率高而备受关注，约90%的乳腺癌死亡归因于肿瘤转移，因此早期诊断乳腺癌转移对降低死亡率具有重要意义。生物传感器因使用简便、便携和可实时分析等优势，在转移性乳腺癌早期检测中发挥关键作用。本综述主要描述基于生物标志物和细胞特征检测乳腺癌转移的各类传感器，包括电化学、光学和微流控芯片传感器，并详细比较其性能。文章还阐述了乳...
Evaluating Hyperbolic Dispersion Materials for Cancer Detection.
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...
Superior possibilities and upcoming horizons for nanoscience in COVID-19: noteworthy approach for effective diagnostics and management of SARS-CoV-2 outbreak.
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、...
Solid-Phase Optical Sensing Techniques for Sensitive Virus Detection.
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...
Diagnosis of acute myocardial infarction: highlighting cardiac troponins as vital biomarkers.
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...
Recent Advances in Field Effect Transistor Biosensors: Designing Strategies and Applications for Sensitive Assay.
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...
Device integration of electrochemical biosensors.
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...
A Short Review on Miniaturized Biosensors for the Detection of Nucleic Acid Biomarkers.
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...
Design of Polymeric Surfaces as Platforms for Streamlined Cancer Diagnostics in Liquid Biopsies.
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...
The Use of Sensors in Blood-Brain Barrier-on-a-Chip Devices: Current Practice and Future Directions.
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，...
Epidermal Wearable Biosensors for Monitoring Biomarkers of Chronic Disease in Sweat.
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...
Multiparametric Biosensors for Characterizing Extracellular Vesicle Subpopulations.
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...
Affinity-based electrochemical sensors for biomolecular detection in whole blood.
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...
Toward waterborne protozoa detection using sensing technologies.
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...
Biosensor Development and Innovation in Healthcare and Medical Applications.
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...
Lab-on-a-Chip Electrochemical Biosensors for Foodborne Pathogen Detection: A Review of Common Standards and Recent Progress.
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...