快速且可操作的病原菌鉴定仍是假体关节感染（PJI）诊断中的重大未满足需求。现有方法要么快速提供宿主反应信息但缺乏病原特异性，要么需数天至数周才能鉴定病原。本文报道一种化学电阻纳米传感器阵列，结合机器学习，基于挥发性有机化合物（VOC）谱实现同日病原菌特异性检测。19 通道阵列先在体外对 ESKAPEE 病原菌验证，径向基函数支持向量...
本研究评估了电子鼻（E-nose）系统在黄肉桃（Prunus persica cv. ‘Carla’）中早期检测真菌腐烂的性能。将果实分为接种 Monilinia laxa 组与未接种对照组，利用气相色谱–质谱（GC–MS）鉴定并定量挥发性有机化合物（VOCs），并在接种后早期和中期腐烂两个阶段记录电子鼻传感器响应。结果显示，电子鼻...
本研究对用于实时检测作物感染的优化全细胞生物传感器进行了概念验证评估。该传感器采用基因工程发光细菌菌株作为识别与信号单元，用于检测作物在腐败过程中释放的挥发性有机化合物（VOCs）。研究重点考察了细菌在固定化基质中的分布均匀性、营养供给方式以及温度对传感器性能的影响。结果表明，在较低温度（+4 °C）下，传感器表现出更高的灵敏度，同...
挥发性有机化合物（VOCs）是反映病理生理过程的代谢副产物，已作为非侵入性生物标志物用于疾病鉴别。尽管VOCs在肿瘤研究中应用广泛，其在其他常见公共卫生疾病中的诊断潜力仍待探索。本研究为概念验证，将基于VOCs的检测应用于糖尿病肾病（DKD），以区分DKD与其他肾病综合征（NS）。作者利用金属氧化物半导体分析135名经肾活检确诊参与...
胃癌早期诊断对启动治疗、挽救生命至关重要。呼出气中挥发性有机化合物（VOCs）检测是一种无创、低成本的胃癌筛查策略。本研究旨在开发对胃癌相关VOCs（2-戊酮、丁酮、异戊二烯、甲基乙二醛、正癸醛、正戊醛和吡啶）具有高灵敏度和适当选择性的纳米生物传感器。作者采用含van der Waals校正的密度泛函理论，研究上述VOCs及干扰空气...
挥发性有机化合物（VOCs）作为人体代谢副产物，广泛存在于呼出气、尿液、粪便和汗液中，其谱图会随病理状态发生显著变化，因此 VOC 检测日益成为非侵入疾病诊断的关键工具。本文系统综述了用于 VOC 检测的最新传感技术进展，并重点讨论其在医疗健康中的应用。文章首先介绍 VOC 检测的基本原理，随后评述该领域快速发展的传感方法，特别强调...
肺癌是全球癌症相关死亡的首要原因。低剂量CT筛查可降低肺癌特异性死亡率，但筛查依从性低、假阳性率高、过度诊断和过度治疗等问题仍限制其临床转化。本文讨论临床医生在肺癌诊断与治疗决策中面临的困境，并强调一种新型尿液生物传感器平台在肺癌检测决策中的潜在价值。该平台利用经过训练的大鼠对尿液中肺癌相关挥发性有机化合物（VOCs）的高灵敏嗅觉识...
肺癌仍是全球重大公共卫生问题，亟需无创、快速、选择性强的即时诊断工具。基于纳米生物传感器的呼气分析已成为一种有前景的“芯片化电子鼻”技术，可通过监测呼出气中挥发性有机化合物/气体等生物标志物实现肺癌早期检测。本综述系统总结了基于化学电阻模块纳米生物传感器的呼气肺癌诊断研究进展，并辅以理论计算结果。文章阐明了肺癌相关呼气生物标志物生成...
结直肠癌（CRC）常规筛查主要依赖结肠镜和柔性乙状结肠镜等直接可视化及侵入性方法，需在临床环境完成，部分患者可能出现不良反应。计算机断层结肠成像和粪便检测等非侵入性诊断方法要么成本过高，要么可靠性不及侵入性检查。另一方面，挥发性有机化合物（VOCs）可能是用于CRC检测与监测的理想非侵入性生物标志物。本综述系统介绍当前基于VOC的C...
人体呼出气中的苯、环己烷、异戊二烯、环丙酮、丙醇和丁醛等挥发性有机化合物（VOCs）可作为肺癌生物标志物，低浓度检测有助于疾病早期诊断。本研究采用密度泛函理论（DFT）系统研究 Ti3C2Tx MXenes（Tx=O、F、S、OH）对上述六种 VOCs 的吸附与传感性能，并比较 O2、N2、CO2 和 H2O 等呼出气干扰分子。结果...
快速识别挥发性有机化合物（VOCs）对呼吸系统疾病快速诊断至关重要。通过检测与不同病理相关的特异性生物标志物，可区分结核、医院获得性肺炎、烟曲霉、流感及 SARS-CoV-2 感染。磷烯（phosphorene, BP）和二硫化钼（MoS2）是石墨烯类二维材料，可作为传感元件活性层；但目标分子在原始层上吸附较弱，因此通过引入替代杂质...
动物能够以高灵敏度和选择性识别环境中数十万种气味。随着生物嗅觉研究进展，科学家从动物嗅觉系统中提取多种生物材料，并将其与不同换能器集成，形成大量气味生物传感器。这些传感器继承了生物体的感知能力，具有优异检测性能。本文主要介绍基于动物嗅觉系统物质的气味生物传感器，系统描述并比较了器官/组织型、细胞型和蛋白型生物传感器的代表性实例，包括...
肺癌是全球癌症相关死亡的首要原因，早期检测对改善预后至关重要。挥发性有机化合物（VOCs）可反映病理生理和机体代谢过程改变，已在多种癌症中被报道。本文报道一种尿液检测生物传感器平台（BSP），利用动物独特、熟练且准确的嗅觉能力识别肺癌特征 VOCs。该平台以训练并合格的 Long-Evans 大鼠作为生物传感器（BS），对肺癌尿液中...
肽类分子是生物传感器中极具潜力的识别元件。本研究以昆虫气味结合蛋白（odorant-binding proteins, OBPs）为模板，理性设计了一系列用于识别SARS-CoV-2相关挥发性有机化合物（VOCs）的短肽。研究选取乙醇、壬醛、苯甲醛、乙酸和丙酮作为新冠感染呼出气中的代表性VOC标志物，利用分子对接、结构预测和序列分析...
本文报道了一种低电流、多通道、手持式电子设备，该设备集成纳米结构化学电阻传感器阵列。电路设计的核心是采用低激励电流，使阵列在复杂环境中保持最佳性能与稳定性。该电子板可快速采集不同传感器的电阻值，测量范围覆盖数个数量级，最高可达数百兆欧。测试器件采用分子介导金纳米粒子组装形成的纳米结构传感膜构建化学电阻阵列。低电流、宽量程、自动锁定以...
随着全球新冠感染及并发症人数增加，亟需可靠技术筛查后新冠综合征（PCS）。由于哮喘和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等慢性肺病风险高，且 PCS 症状与这些疾病相似，许多新冠病例无症状而漏检，因此需要简便筛查方法。呼出气分析具有高度无创、易于在初级医疗中心开展即时检测的优势。电子鼻技术可靠性、操作便捷性和可负担性不断提高，可生成呼出气中...
病原体感染可改变宿主代谢与皮肤微生物组成，使呼出气、汗液、皮肤挥发物等出现疾病相关挥发性有机化合物（VOCs）谱。近年研究通过气相色谱-质谱（GC-MS）、质子转移反应飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）、电子鼻（E-nose）和机器学习等方法，在疟疾患者呼吸、手臂/足部挥发物及体外疟原虫培养上清中鉴定出若干差异VOCs，如己醛、壬...
本文采用基于密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）的第一性原理方法，研究本征及单空位缺陷砷化镓（GaAs）纳米带对肺癌呼气生物标志物挥发性有机化合物（VOCs）的传感性能。目标分析物为苯胺（aniline, C6H7N）、异戊二烯（isoprene, C5H8）和邻甲苯胺（o-toluidine, C7H9N）。计算表明...
准确、快速检测与多种健康状况相关的生物分子对现代诊断和治疗至关重要。本文针对光纤表面等离子共振（SPR）生物传感器，采用 N 层矩阵形式对固定角度光谱 SPR 传感方法中的多种金属多层构型进行理论分析。研究材料包括金（Au）、银（Ag）、铝（Al）和铜（Cu），系统考察单层、双层、三层和四层金属膜在总厚度 60 nm 条件下的共振波...
爆炸物、毒品、环境激素和腐败食品等威胁常伴随挥发性有机化合物（VOCs）出现，因此高灵敏、高选择性电子鼻需求迫切。基于M13噬菌体的光电鼻是满足该需求的候选平台，但噬菌体电子鼻仍处起步阶段。本研究结合理论与实验，分析基因工程噬菌体表面化学与其光电鼻性能之间的关联。作者定量分析工程化噬菌体色膜对若干VOCs的反应性，并与密度泛函理论（...