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...
An autonomous wearable biosensor powered by a perovskite solar cell.
可穿戴汗液传感器有望连续、无创地监测与疾病诊断和健身追踪相关的理化生物标志物，但自主传感器仍面临持续汗液提取和多模态分析功耗高等挑战。本文报道一种由柔性准二维钙钛矿太阳能电池供电的自主可穿戴生物传感器，用于连续无创代谢监测。器件采用2 cm²活区准二维钙钛矿太阳能电池模块，在AM1.5下功率转换效率为14%，在600 lx室内白光L...
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...
Handheld Biosensor System Based on a Gradient Grating Period Guided-Mode Resonance Device.
本研究提出一种基于梯度光栅周期导模共振（GGP-GMR）的手持式生物传感器。与传统 GMR 传感器不同，该器件的光栅周期沿长度方向渐变，使共振波长沿器件长度线性变化。当窄带光正入射时，光在特定光栅周期处发生共振反射，而在其他周期处透射，从而在下方 CMOS 上形成一条暗带；通过监测暗带位移即可确定目标分析物浓度。作者设计并制造了包含...
Development of Liquid-Phase Plasmonic Sensor Platforms for Prospective Biomedical Applications.
局部表面等离子共振（LSPR）是一种通过入射光与金属薄膜局部“热点”中离域电子相互作用来检测折射率变化的光学方法。LSPR传感器具有体积小、灵敏度高、成本低且适合即时检测等优点。本研究开发基于LSPR的纳米孔阵列（NHA）传感器平台，用于实时、无标记监测探针/靶标结合事件，以支持低水平生物分子靶标的生物医学诊断。为实现液相检测，作者...
Gradient Guided-Mode Resonance Biosensor with Smartphone Readout.
将生物传感器与智能手机集成已成为检测多种生物分子并替代昂贵实验室仪器的热门方向。本文报道了一种基于梯度光栅周期导模共振（GGP-GMR）的新型智能手机生物传感器系统。该传感器由多个不同周期的光栅组成，每个周期对应并阻挡特定共振波长的光，从而在下方CCD上形成暗带；通过监测暗带位置位移，可确定样品中分子浓度。系统采用LED照明，透射光...
Optimization of Electrolytes with Redox Reagents to Improve the Impedimetric Signal for Use with a Low-Cost Analyzer.
本文提出将阻抗式生物传感器平台 ESSENCE 从昂贵台式分析仪 Keysight 4294A（约 5 万美元）过渡到便携且廉价的 USB 示波器 Analog Discovery 2（约 200 美元）并保持相近灵敏度的路径。作者系统研究了氯化钾（KCl）电解质与磷酸盐缓冲液（PBS）在有无氧化还原探针（铁氰化/亚铁氰化体系和 [...
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...
Eight-channel SiNx microring-resonator based photonic biosensor for label-free fluid analysis in the optical C-band.
本文报道一种用于生物医学分析的芯片级多通道传感平台，基于光学氮化硅（SiNx）微环谐振器（MRR）。该光子集成芯片工作在约1550 nm 的 C 波段，采用 CMOS 兼容工艺制造，包含低限制波导、光栅耦合器、多模干涉耦合器和八个 MRR 传感通道，并配备可更换微流控腔以控制样品流动。作者通过氧等离子体、氨基硅烷和戊二醛对 MRR ...
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...
Micropillar enhanced FRET-CRISPR biosensor for nucleic acid detection.
CRISPR技术因具有极高的灵敏度和特异性，已被广泛用于病原体检测。尽管高长径比微结构在增强生化反应中的应用潜力已受到关注，但其在CRISPR检测中的应用仍较少。本研究开发了一种基于FRET的生物传感器，将高长径比微结构与Cas12a介导的trans-cleavage相结合，用于检测HPV 16 DNA片段。结果表明，密度更高的微柱...
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...
Low-noise fluorescent detection of cardiac troponin I in human serum based on surface acoustic wave separation.
急性心肌梗死（AMI）是冠状动脉突发阻塞导致的危及生命疾病。心肌肌钙蛋白 I（cTnI）是最具特异性的生物标志物，通常单独检测以诊断或排除 AMI，因此准确检测 cTnI 对患者生命健康具有重要意义。与其他方法相比，荧光检测具有操作简便、灵敏度高和适用性广等优点。然而，由于体液中生物分子存在强荧光干扰，往往难以获得高灵敏度。为解决该...
Development of an Electrochemical Sensor for SARS-CoV-2 Detection Based on Loop-Mediated Isothermal Amplification.
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）大流行造成全球超过600万死亡，凸显开发简单、快速、低成本即时检测（POC）方法的需求。本文开发了一种基于环介导等温扩增（LAMP）的电化学生物传感器，用于临床样本中SARS-CoV-2病毒检测。该传感器通过95°C加热10 min灭活样本并释放病毒RNA，替代传统核酸提取步骤，从...
Multi-modal sensing with integrated machine learning to differentiate specific leukocytes targeted by electrically sensitive hybrid particles.
个性化、准确且无创诊断技术的需求推动了疾病相关生物标志物检测模态的发展，但临床仍缺乏同时分析多种生物标志物的方案，限制了复杂疾病或共病患者的预后评估。本文设计、制备并验证了一种多频阻抗细胞计数装置，采用新型频率敏感条形码金属氧化物Janus颗粒（MOJPs）作为细胞受体靶向剂。这些微颗粒通过金属氧化物半涂层实现电学性质调制，在多频电...
Micropillar enhanced FRET-CRISPR biosensor for nucleic acid detection.
CRISPR技术因高灵敏度和特异性被广泛用于病原体检测。尽管高长径比微结构在增强生化反应方面具有潜力，但其在CRISPR检测中的应用较少。本研究开发了一种基于FRET的生物传感器，结合高长径比PDMS微柱阵列和Cas12a介导的反式切割活性，用于检测HPV 16 DNA片段。结果表明，密度更高的微柱具有更强的分子结合能力，可使检测灵...
A 3D printed microfluidic device for scalable multiplexed CRISPR-cas12a biosensing.
准确、快速且可多重化的核酸检测对环境与生物医学监测至关重要。近年来，CRISPR-Cas12a在提高DNA生物传感性能方面展现出巨大潜力，但Cas12a的非特异性反式切割活性使多重化检测复杂化，阻碍其在即时检测（POC）场景中的发展。本文报道了一种3D打印可组合微流控板（cPlate）装置，利用微型反应孔和微流控加样系统，在无需主动...
PCL/PEO Polymer Membrane Prevents Biofouling in Wearable Detection Sensors.
生物传感技术的进步为将实验室技术转化为临床即时检测应用提供了机遇。近期研究集中于电化学和光学生物传感平台，但这些平台对多数可在皮肤上测量的临床相关靶标灵敏度较低。此外，生物分子非特异性吸附（生物污损）被证明是限制这些检测系统寿命和性能的关键因素。本研究旨在利用生物材料的选择性吸附特性，实现分析物的富集与检测，目标是开发一种集成于微流...
Development and Evaluation of a Low-Cost Triglyceride Quantification Enzymatic Biosensor Using an Arduino-Based Microfluidic System.
超重和肥胖促进糖尿病和心脏病发生。甘油三酯是心血管疾病、卒中等健康问题的关键生物标志物。科学家已开发多种方法和仪器用于液体样品中检测这些分子。本研究开发了一种基于Arduino微流控平台的酶学生物传感器，其中脂解酶通过物理吸附固定在乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）聚合物上。该低成本光学生物传感器采用分光光度换能器，在液体样品中以对硝基苯酚...
A three-colour stress biosensor reveals multimodal response in single cells and spatiotemporal dynamics of biofilms.
微生物面临多种可造成损伤的应激因素，并演化出复杂的应激响应机制。现有生物报告系统通常只能监测单一响应，而能够在活体微生物中检测多模态应激响应的传感器仍缺乏。本研究将可正交检测的红色、绿色和蓝色荧光蛋白组合于同一质粒中，构建名为 RGB-S 的报告系统，使大肠杆菌能够同时、独立、实时地分析三条转录应激通路：PosmY 报告 RpoS ...