个性化免疫疗法有望纠正细胞功能障碍、抑制肿瘤生长甚至实现持久缓解，但常规分析方法通常无法实时监测细胞活动，缺乏多路复用快速筛选能力，且样品制备复杂，难以充分解析驱动疗效的动态免疫应答。基于倏逝波相互作用的无标记光学生物传感器可提供敏感、无创、高分辨率的细胞调控、信号传导以及治疗诱导分子变化分析。本文重点综述了用于分子和细胞分析的等离...
随着感染性、心血管和神经退行性疾病负担增加，早期和去中心化诊断需求上升。无标记电化学生物传感器因高灵敏度、低试剂消耗、可微型化和低成本，成为即时检测(PoC)的候选技术。本综述系统总结了无标记电化学生物传感器在识别元件固定策略、生物识别元件（DNA、抗体、适配体、分子印迹聚合物）以及电极平台（玻璃碳、丝网印刷、3D打印）方面的进展，...
病原菌的快速检测对全球公共卫生具有重要意义。现有检测技术通常受限于效率低、成本高以及易受污染等问题。表面等离子共振（SPR）技术基于金属–介质界面处的衰减全内反射原理，利用表面等离子体对入射光子的共振吸收，通过追踪共振条件变化来检测局部折射率的微小变化，因而具有检测速度快、灵敏度高、可实时无标记监测等优势。本综述系统概述了 SPR ...
液体活检（LB）因微创、可重复和能动态监测肿瘤演变，已成为癌症诊断的重要方向。本文综述了光学生物传感器在液体活检中的进展，重点评估其检测循环肿瘤细胞（CTCs）、细胞外囊泡（EVs）、外泌体、循环肿瘤DNA（ctDNA）和microRNA（miRNAs）等生物标志物的能力。与传统以传感器为中心不同，本文采用反向映射策略，从乳腺癌、前...
表面等离子共振（SPR）生物传感器基于全内反射条件下金属-介质界面处的倏逝波传播与光子能量衰减原理。在特定入射光波长、角度和介质折射指数条件下激发等离子体共振；质量或浓度引起的介质折射指数变化会改变共振条件，并以任意响应单位定量读出。SPR系统可实现无标记、实时检测，并提供生物分子相互作用的动力学信息。由于抗体存在稳定性、生产成本和...
近年来，纳米技术推动生物传感发生范式转变，纳米等离子体生物传感器将纳米材料与表面等离子共振（SPR）及局域表面等离子共振（LSPR）相结合，用于医学诊断、食品安全和药物发现中的关键检测需求。基于金、银等金属的纳米结构具有增强的光学与电子性质，可在极低浓度下检测生物分子。尽管其变革潜力显著，但稳定性、重现性、成本效益和规模化仍是限制其...
生物传感器将物理换能器与生物识别元件相结合，因其在医疗诊断、环境监测和食品安全等领域对快速检测技术的需求而取得显著进展。聚二乙炔（PDA）因其对外界刺激产生独特颜色变化的特性，正成为无标记比色生物传感器开发的理想材料。PDA 由二乙炔单体自组装形成，其共轭主链在温度、pH 和化学相互作用等刺激下发生扭转，从而引起颜色变化。该颜色变化...
生物传感器是将生物识别元件与物理化学换能器结合的分析装置，可借助生化分析物快速、便捷地监测人体健康状况。由于成本低、结构简单、便携且易于使用，电化学检测已成为生物传感器中广泛采用的方法。生物传感器可通过检测与多种疾病相关的蛋白生物标志物实现早期诊断；这些标志物可提供可在患者体外客观观察的医学状态指标。本综述系统总结了电化学生物传感器...
近年来，超材料与超表面因具有异常光学和电学性质而受到广泛关注。超材料是同时呈现负介电常数和负磁导率的人工周期性结构；超表面是其二维类似物，具有较小但不可忽略的厚度。凭借高光学限制和可调光学谐振，这些人工工程材料成为生物传感的可行光子平台。本文综述了基于吉赫兹、太赫兹和光学频率域的超材料与超表面生物传感最新进展，覆盖整个电磁频谱，并按...
《生物医学光学快报》特刊“生物医学应用中的光学生物传感器进展”系统介绍了光学生物传感器在医学诊断、生物分析和个性化医疗中的最新研究。随着对高灵敏、无标记和实时检测生物分析物需求的增长，光学生物传感器已成为重要器件。本特刊收录26篇论文，涵盖光纤生物传感器、等离子体生物传感器、光子晶体生物传感器、回音壁模式生物传感器、纳米材料、光学微...
本章系统综述了石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器在生物传感中的原理、应用与进展。石墨烯具有高载流子迁移率、化学稳定性、二维表面原子特性及无需钝化层即可与电解质直接接触等优点，适合构建无标记、实时、低成本的场效应传感界面。文章介绍了从离子敏感场效应晶体管（ISFET）、生物场效应晶体管（BioFET）到gFET的演变，重点说明液...
阻抗生物传感器是研究和监测与蛋白相关生物过程的重要工具，可促进疾病诊断与治疗新方法的开发。本文综述了用于生物流体中快速蛋白检测的混合阻抗生物传感器的基本原理、分析方法和应用。该类传感器通过测量生物识别元件与目标蛋白结合后电化学阻抗的变化实现无标记检测，具有操作简便、分析快速、灵敏度和选择性较好、成本低廉，以及可集成到混合微流控系统等...
小分子通常指分子量低于1000 Da的化合物，其检测与分析在药物与抑制剂开发、毒素和生物标志物传感等领域日益重要。然而，由于小分子尺寸小、质量低，许多生物传感技术在灵敏度和选择性方面难以满足检测需求。尤其地，小分子的小尺寸限制了标记型方法的使用，因为荧光蛋白、荧光染料或量子点等标记物可能改变小分子分析物的结合行为与物理化学性质。此外...
过去20年，光纤器件因紧凑、无标记和高灵敏检测，在食品加工、环境监测、健康诊断、生物工程、疾病诊断和制药等生化传感领域得到广泛应用。生化传感器件需通过酶、DNA、受体等高特异性识别元件对换能表面进行有效功能化，实现选择性准确检测。在众多光纤传感技术中，光纤干涉生物传感器因生物相容性好、体积小、灵敏度高、分辨率高、检测限低、工作波长可...
石墨烯因其优异的物理性质而成为有前景的生物传感器材料。基于场效应晶体管（FET）的生物传感器可借助石墨烯的高载流子迁移率实现高灵敏度检测，但石墨烯-FET生物传感器尚未广泛实用化。本综述聚焦石墨烯-FET生物传感器，讨论其优势、开发挑战及解决方案。德拜屏蔽会使检测目标的表面电荷被溶液离子屏蔽而难以检测，可通过小分子受体及其结合后构象...
二维材料在生物传感领域具有广阔前景，尤其是作为场效应晶体管（FET）中的传感通道。石墨烯是最常用且最具商业化潜力的二维材料之一，但将其用于生物传感仍需解决工作条件、灵敏度、选择性、可报告性和经济可行性等关键问题。基于石墨烯的场效应晶体管（gFET）通过生物受体-分析物结合事件引起石墨烯掺杂和/或静电门控效应，从而调制晶体管电学特性；...
病原体的连续监测在环境、医疗和食品工业中具有重要应用。石英晶体微天平（QCM）是一种基于压电效应测量表面附着质量的实时检测技术，因灵敏度高、检测速度快，在细菌和病毒早期感染诊断与疾病进程追踪中受到关注。本综述首先概述 QCM 生物传感方法的工作原理、常用识别元件及其局限性，随后总结 QCM 用于病原检测的代表性实例，重点讨论微流控磁...
2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引起。目前SARS-CoV-2诊断主要依赖核酸检测，但该方法需要专业设备、专业人员且耗时较长，因此亟需灵敏、简便、快速、低成本的检测技术。石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器凭借高灵敏度、快速检测、无标记操作和低检出限等优势，成为SAR...
硅纳米线（SiNWs）是一类一维半导体纳米材料，在生物医学传感领域具有良好应用前景。其优异的电子特性可提高生物传感器检测灵敏度。将 SiNWs 与场效应晶体管（FETs）结合，可形成兼具高灵敏度、目标选择性、实时性和无标记检测能力的特殊生物传感器。近年来，SiNW-FETs 在生物医学检测中受到广泛关注。本文系统评述了 SiNW-F...
随着可穿戴电子设备对生物标志物检测需求增加，柔性生物传感器受到广泛关注。石墨烯场效应晶体管（GFET）因高灵敏度、多功能性、快速响应和低成本，成为构建生物传感器的关键器件。GFET 通常由源、漏、栅三电极构成，石墨烯作为高迁移率导电通道，生物分子结合后可改变其局部电荷密度与电导，从而实现无标记、快速检测。柔性基底具有生物相容性、复杂...