A review for cell-based screening methods in drug discovery.
全细胞体系具有明确的生物学相关性，且与动物实验相比成本更低，因此发展了多种细胞基筛选平台，包括细胞基检测、细胞基微流控、细胞基生物传感器和细胞基色谱，以应对药物发现中的高失败率、靶点可药性不足以及筛选过程缺乏体内生物学背景等挑战。本综述系统总结了细胞基筛选方法的最新进展，比较了不同平台在药物候选物筛选、毒性评价、信号通路分析和天然产...
Brain-Implantable Multifunctional Probe for Simultaneous Detection of Glutamate and GABA Neurotransmitters.
谷氨酸（GLU）和γ-氨基丁酸（GABA）是脑内信号传递的关键神经递质，癫痫、阿尔茨海默病、帕金森病和创伤性脑损伤等脑疾病常与亚秒至秒级 GLU-GABA 稳态失衡相关。现有方法通常只能在体外同时检测这两种神经递质。本文报道一种可植入脑组织的硅基多功能生物传感器微阵列探针，用于实时、亚秒级同时检测 GLU 和 GABA，并具备优异的...
Novel SH-SAW Biosensors for Ultra-Fast Recognition of Growth Factors.
本研究报道了一种无标记、快速且可实时识别生长因子（GF）的生物传感器。生长因子参与细胞分裂、组织增殖及多种疾病过程，其快速检测具有重要医学意义。该传感器基于剪切水平表面声波（SH-SAW）免疫传感器与微流控芯片的集成，在动态流动模式下检测GF样品。作者采用两种多克隆抗体分别构建针对神经营养因子-3（NT-3）和成纤维细胞生长因子-2...
Rapid and Highly Sensitive Detection of C-Reaction Protein Using Robust Self-Compensated Guided-Mode Resonance BioSensing System for Point-of-Care Applications.
本文提出一种用于即时检测（POC）人C反应蛋白（CRP）的快速、高稳定导模共振（GMR）光流体生物传感系统。该系统采用低成本LED作为光源，经500–550 nm带通滤光片和偏振分束器将光分为TM与TE偏振分量：TM光斜入射GMR芯片用于传感，TE光由另一光电探测器采集作为背景信号，用于补偿LED强度漂移和环境噪声。通过加权差分双模...
Raman Scattering-Based Biosensing: New Prospects and Opportunities.
本文综述了拉曼散射技术在生物传感器领域的新前景与机遇。拉曼散射源于非弹性光散射，散射光频率变化对应分子振动，可提供化合物化学指纹及生物分子结构与功能信息。自发拉曼散射信号弱，且易受瑞利散射干扰，因此发展了共振拉曼光谱（RRS）、相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）、受激拉曼光谱（SRS）以及表面增强拉曼光谱（SERS）等增强技术。SE...
A sample-to-answer electrochemical biosensor system for biomarker detection.
生物标志物检测对疾病诊断和治疗至关重要。传统血样检测依赖中心实验室，导致结果等待时间长、成本增加并影响患者预后。床旁检测平台可快速测量生物标志物、扩展检测地点，并通过集成与自动化减少手工步骤，但许多系统侧重样品检测而非同样重要的样品制备。本文提出一种完全集成且自动化的“样品到答案”电化学生物传感平台，涵盖从采血、样品制备、检测操作到...
Aptamer-Based Fluorescent Biosensor for the Rapid and Sensitive Detection of Allergens in Food Matrices.
食品过敏已严重影响部分人群生活质量甚至危及生命，目前尚无有效治愈手段，避免摄入含过敏原食品仍是预防过敏疾病最有效方式，因此亟需开发快速、准确、灵敏且可靠的食品过敏原检测方法。适配体是通过系统进化配体指数富集（SELEX）筛选得到的寡核苷酸序列，能以高特异性和选择性结合多种靶标，并可结合不同换能技术构建多种适配体传感器。近年来，随着新...
Mapping enzyme catalysis with metabolic biosensing.
酶工程的核心瓶颈在于高通量检测酶产物形成。本文提出一种通用且可扩展的代谢生物传感策略，将宿主细胞自身的代谢网络作为生物传感器，用于推断嵌入其中的酶是否产生目标产物。由于不同产物在合成过程中消耗不同的中心代谢物，酶活性的差异会以独特方式扰动宿主代谢组，并可通过质谱进行测量。作者将该策略与打印液滴微流控和 MALDI-MS 成像结合，对...
Liquid crystal-amplified optofluidic biosensor for ultra-highly sensitive and stable protein assay.
蛋白质检测对医学研究和疾病诊断具有重要意义。本文报道了一种基于液晶放大光流谐振器的超灵敏生物传感器，用于低浓度蛋白质分子的检测。该设计利用固定在微腔内表面的蛋白质分子削弱取向层的垂直锚定力，从而扰动液晶取向。作者构建了基于回音壁模式（WGM）的液晶放大光流谐振器传感平台，以光谱波长漂移作为传感参数。微泡结构为液晶提供了高Q因子、稳定...
Porous Silicon-Based Aptasensors: Toward Cancer Protein Biomarker Detection.
前体梯度同源物2（AGR2）是多种癌症的潜在生物标志物。在胰腺癌中，癌前病变可将其分泌至胰液，因此灵敏检测AGR2对胰腺癌及其他癌症的早期诊断具有重要价值。本文报道了一种基于纳米结构多孔硅薄膜的无标记AGR2适配体传感器，并通过加速目标传质和降低系统噪声来提高灵敏度。传感器以阳极氧化多孔硅Fabry-Pérot薄膜为光学换能器，表面...
Topographical Vacuum Sealing of 3D-Printed Multiplanar Microfluidic Structures.
本文展示了一种可沿复杂拓扑构建三维微流控通道的新方法。首先用3D打印制备带有开放通道和不同几何形状的基底，随后采用低分辨率真空成型法，将加热后的热塑性薄膜贴合到基底表面以封闭开放通道。由于热塑性薄膜主要跟随基底的宏观形貌，而微通道因尺寸较小可抵抗薄膜流入，因此能够密封位于复杂多平面表面上的通道。该方法对不同基底几何形状的一致性密封能...
Nanoplasmonic Structure of a Polycarbonate Substrate Integrated with Parallel Microchannels for Label-Free Multiplex Detection.
本研究提出一种将局域表面等离子共振（LSPR）传感阵列与平行微流道集成的无标记多路检测系统。LSPR传感阵列通过纳米压印和溅射金在聚碳酸酯（PC）基底上制备，形成可产生Fano型共振光谱的纳米等离子结构。聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流道与PC LSPR阵列经(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷（APTES）表面处理和氧等离子处理后键合，构成...
Multiplex Biosensing for Simultaneous Detection of Mutations in SARS-CoV-2.
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引发的新冠疫情已成为近几十年来全球最大公共卫生紧急事件。SARS-CoV-2基因组中已发现数千个突变，部分突变株传播力更强，可能取代原始毒株。近期，B.1.1.7（Alpha）、B.1.351（Beta）和B.1.617.2（Delta）等具有更高传播性的变异株被检出，并在全球...
Microfluidic Ratiometric Photoelectrochemical Biosensor Using a Magnetic Field on a Photochromic Composite Platform: A Proof-of-Concept Study for Magnetic-Photoelectrochemical Bioanalysis.
将微流控传感器与比率光电化学（PEC）策略结合用于实际样品检测，常受限于大体积空间分辨设备以及波长或电位依赖的配对光活性材料。本文报道了一种基于光致变色复合平台的微流控比率磁-光电化学（M-PEC）生物传感器，以解决上述问题。作为概念验证，作者将光致变色色心介导的 Bi2WO6−x/非晶 BiOCl 纳米片/Bi2S3（p-BWO-...
Cocaine Detection by a Laser-Induced Immunofluorometric Biosensor.
非法毒品在边境、港口和机场的走私日益威胁公共卫生，快速检测痕量毒品仍是挑战。本文报道一种用于可卡因检测的激光诱导免疫荧光生物传感器。该传感器采用单体亲和柱，柱内固定化过量苯甲酰爱康因（BEC）-牛血清白蛋白（BSA）偶联物作为半抗原捕获层。在无 cocaine 时，荧光标记单克隆抗体 IP3G2-Dy-654 被亲和柱捕获；当样品中...
Enhancement of COVID-19 detection time by means of electrothermal force.
新冠疫情的快速传播促使科学界寻找能够理解其致病性、传播性和感染性的技术，以支持疫苗与治疗开发，并推动生物传感器快速、可靠、精确地检测病原病毒。本文提出一种数值模拟方法，用于分析可显著改善生物传感器性能（尤其是灵敏度与检测限）的设计参数。施加交流电热（ACET）力可在微流控通道内产生涡旋流动，增强目标分子向反应表面的输运，从而缩短生物...
Polymer Optical Waveguide Grating-Based Biosensor to Detect Effective Drug Concentrations of Ginkgolide A for Inhibition of PMVEC Apoptosis.
本研究成功开发了一种基于氟化交联聚合物布拉格波导光栅的光学生物传感器，用于检测银杏内酯A抑制肺微血管内皮细胞（PMVEC）凋亡的有效药物浓度。合成氟化光敏聚合物SU-8（FSU-8）作为传感核心层，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为传感窗口包层。通过药理学研究分析并确定银杏内酯A抑制PMVEC凋亡的有效药物浓度范围为5–10 µg/m...
Real-Time Analysis of Oxygen Gradient in Oocyte Respiration Using a High-Density Microelectrode Array.
与氧浓度梯度相关的生理事件可为判断代谢细胞状态提供重要信息。现有氧传感方法（光学光致发光、磁共振和扫描电化学）虽已成熟，但在分辨率、实时性能、复杂度和成本方面存在局限。本文报道一种基于定制互补金属氧化物半导体（CMOS）微芯片和铂（Pt）涂层表面微电极阵列（MEA）的电化学成像系统，用于测量细胞二维氧浓度梯度并计算耗氧率（OCR）。...
Microfluidics-Based Plasmonic Biosensing System Based on Patterned Plasmonic Nanostructure Arrays.
本文综述了基于图案化等离激元纳米结构阵列并与微流控芯片集成的等离激元生物传感器在多种生物医学检测中的最新进展。随着表面等离子共振（SPR）、局域表面等离子共振（LSPR）折射率传感、SPR成像（SPRi）和表面增强拉曼散射（SERS）等技术的持续发展，等离激元生物传感器在微型化、高灵敏、无标记和实时检测方面取得显著进步。微流控集成进...
Performance Comparison of Flow-Through Optofluidic Biosensor Designs.
光流体流通式生物传感器正用于单颗粒检测，尤其作为病原体诊断工具。芯片灵敏度受设计参数、照明方式（侧照明与顶照明）以及流场构型（抛物线流、二维流体聚焦2DHF和三维流体聚焦3DHF）影响。本文建立并验证了综合考虑光学、波导、荧光和流体动力学的模型，用于比较不同设计组合的信号差异。模型结果与物理器件实验一致：侧照明3DHF设计产生最强且...