Chemical-Biology-derived in vivo Sensors: Past, Present, and Future.
为理解生物系统复杂的生化与生物物理过程，需要能够在单细胞水平、以高时空分辨率实时监测分子局部浓度、大分子组装体的物理性质以及信号通路的激活状态。本文回顾化学生物学已经提供、正在提供以及未来需要提供的工具，重点强调分子探针在测量机械力和关键信号通路通量中的价值。化学生物学既可用于构建用于可视化的生物传感器，也可用于构建扰动生物过程的执...
A Novel Biosensor and Algorithm to Predict Vitamin D Status by Measuring Skin Impedance.
维生素D缺乏或过量均可引发多种疾病，因此需要持续监测；然而，采用非侵入方法准确测量体内血清维生素D水平仍较困难。本研究旨在分析维生素D水平、InBody扫描获得的体成分信息以及健康体检血液参数之间的相关性，确定基于皮肤阻抗的维生素D定量最佳频率，并提出一种基于阻抗的维生素D测量方法。研究评估了受试者的体成分、前臂阻抗和血液维生素D浓...
Ratiometric 3D DNA Machine Combined with Machine Learning Algorithm for Ultrasensitive and High-Precision Screening of Early Urinary Diseases.
尿液外泌体（uEVs）是泌尿疾病诊断的潜在生物标志物来源，但现有研究多集中于高通量蛋白质组学标志物发现，较少用于早期诊断。本文提出结合比率型三维（3D）DNA 机器与机器学习（ML）的诊断方案，实现 uEVs 超灵敏检测和早期泌尿疾病精确分类。该平台将含胞嘧啶富集（C-rich）序列的锁式探针（PLP）、锚定链（AS）和核酸稳定银纳...
Isolating Specific vs. Non-Specific Binding Responses in Conducting Polymer Biosensors for Bio-Fingerprinting.
准确检测复杂样品中的目标生物分子长期受非特异结合干扰，限制灵敏度、特异性和寿命。现有方法常通过封闭步骤降低非特异结合，但增加成本。导电聚合物化学电阻生物传感器具有机械柔性、低成本、无标记和无需样品纯化等优点。本文以聚丙烯-纤维素织物为基底，通过气相聚合制备聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚(3-噻吩乙醇)互穿网络（PEDOT/P3TE ...
Machine Learning Analysis for Phenolic Compound Monitoring Using a Mobile Phone-Based ECL Sensor.
机器学习（ML）可用于解决低成本即时诊断传感器中常见的非线性、多维性、传感器间差异、异常和关键特征模糊等问题。本研究提出一种基于神经网络、高斯过程回归等 ML 算法的新方法，用于建模 [Ru(bpy)3]2+/TPrA 体系被酚类化合物猝灭的电化学发光（ECL）机制，从而实现酚类的检测与定量。研究考察了酚类浓度与手机 ECL 传感器...
Machine Learning Enhances the Performance of Bioreceptor-Free Biosensors.
自生物传感器问世以来，研究者常采用简单回归模型根据信号强度计算分析物含量。传统生物受体可提供高灵敏度与特异性，但无生物受体生物传感器因缺乏特异性识别元件，在保持低检出限和强特异性方面面临挑战。机器学习（ML）被引入以增强这类传感器性能，通过建模替代生物受体，在数据分析阶段重新引入特异性。本文综述了 ML 在成像、电子鼻（Enose）...
Exploration of physiological sensors, features, and machine learning models for pain intensity estimation.
当前临床疼痛评估主要依赖患者自报，主观性强，易导致治疗不佳、阿片类药物过量处方和药物寻求行为。本研究探索基于生理传感器的自动客观疼痛强度估计机器学习方法，使用公开 BioVid Heat Pain 数据集。对 87 名健康受试者接受热痛刺激时采集的皮肤电活动（EDA）、心电（ECG）和肌电（EMG）信号提取 22 个时间序列特征，并...
A new generation of transdermal alcohol biosensing technology: practical applications, machine -learning analytics and questions for future research.
近年来，经皮酒精监测仪的使用迅速增长，全球已有数十万人佩戴。新一代传感器有望指数级扩展经皮技术的应用范围，而机器学习建模方法的进步也为转化经皮设备产生的数据提供了新途径。本文首先回顾了迄今开展的经皮传感器研究，并分析既往研究中可能影响传感器性能报告的方法学特征；其次介绍了可能改变经皮传感领域的方法学进展，包括具备智能手机集成和快速采...
A review of biosensor technology and algorithms for glucose monitoring.
糖尿病（DM）已成为全球重大健康问题，血糖水平是评估病情进展和指导治疗的关键指标。本文系统综述了可用于识别和预测血糖水平的生物传感器技术及相关算法。首先，介绍了基于不同生理体液的葡萄糖监测技术，包括血液、汗液、组织间液、眼液及其他可用体液，并讨论了有创、微创和无创传感方式的发展。其次，综述了将原始传感数据转化为血糖数值的方法，包括基...
From sleep medicine to medicine during sleep-a clinical perspective.
睡眠深刻影响人体各系统生理与生物过程。分子研究显示，人体组织中蛋白质表达模式受昼夜节律调控，进一步凸显睡眠在功能、行为和药代动力学方面的独特性。因此，许多病理过程也可能在睡眠期表现出特异性表现。然而，睡眠很少被用于非睡眠特异性疾病的诊断、监测和治疗。现代生物传感器技术已实现对多种生理参数和生物标志物的远程、非侵入记录。睡眠是采集长而...
The role of digital medicine in autism spectrum disorder.
数字医学关注利用技术作为测量与干预工具以促进人类健康，并可能推动自闭症谱系障碍（ASD）治疗的发展。过去十年，成熟与新兴技术在诊断、评估、治疗和照护协调中的应用迅速扩展，有望实现更早、更准确的诊断，改善分诊、治疗可及性与规划，并提高 ASD 患者的结局和生活质量。本文重点综述两个方向：一是评估、诊断与结局测量，二是数字疗法。在评估方...
An Intelligent and Energy-Efficient Wireless Body Area Network to Control Coronavirus Outbreak.
冠状病毒是一类传播迅速、致死率较高的流行病毒，早期诊断有助于降低死亡率。为控制2019冠状病毒病（COVID-19）传播，需要持续识别和监测感染患者。本文提出一种基于物联网（IoT）的冠状病毒体域网（CoV-BAN）模型，将其作为实时健康监测系统，利用多个可穿戴生物传感器采集患者体温、脉搏血氧和呼吸压力等健康信息，以辅助判断冠状病毒...
Electrochemical device based on nonspecific DNAzyme for the high-accuracy determination of Ca
钙是生物体内含量丰富且不可或缺的元素，参与神经、骨骼和肌肉功能并维持神经肌肉兴奋性，但钙含量超标可能损害人体器官。为评价钙离子（Ca2+）水平，作者开发了一种基于非特异性 DNAzyme 的电化学生物传感器（FET/SWNTs/Cazyme），将场效应晶体管（FET）与单壁碳纳米管（SWNTs）的优势相结合，具有使用简便、灵敏度高和...
Noninvasive Precision Screening of Prostate Cancer by Urinary Multimarker Sensor and Artificial Intelligence Analysis.
前列腺癌筛查目前依赖血清前列腺特异性抗原（PSA）检测，但假阳性率高达80%，导致大量不必要的穿刺活检和过度治疗，因此亟需精准筛查方法。本文报道了一种具有学习能力的尿液多标志物生物传感器，用于前列腺癌的非侵入性筛查。该传感器基于双栅场效应晶体管，可同时检测尿液中前列腺癌相关标志物，并将多标志物传感信号与临床状态的相关性用随机森林和神...
SmartSPR sensor: Machine learning approaches to create intelligent surface plasmon based sensors.
表面等离子共振（SPR）传感器可实时监测液相和气相中的分子相互作用，但在物质检测、临床诊断等应用中，样本处理不当、仪器噪声或分子干扰可能导致误判。本研究探索多种机器学习方法，以改善并验证实时SPR响应（传感器图）的质量。作者提出一种新的传感器图描述策略——时间传感器图描述符（TSD），将稳态段的平均共振波长与持续时间编码为复数特征，...
A nanoscale paper-based near-infrared optical nose (NIRON).
电子鼻和光学鼻是用于风味与气味评价的人工嗅觉系统新兴方法。本文利用半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）的独特光学性质，开发了一种纸基近红外光学鼻（NIRON）原型。作者将多种肽包裹的 SWCNTs 滴干在纸基底上形成传感阵列，并使用 CMOS 相机连续采集 SWCNTs 的近红外光致发光（PL）图像。当气味或挥发性分子通过流室时，SW...
Artificial intelligence interventions focused on opioid use disorders: A review of the gray literature.
随着人工智能范式转变，面向阿片类药物使用障碍（OUD）护理、过量风险识别和过量逆转的新型AI干预措施的开发与推广日益受到关注。由于OUD特异性AI干预较新且动态发展，可能尚未被同行评审文献充分收录，本研究通过灰色文献数据库、定制Google检索和目标网站检索2013年1月至2019年10月的资料，并咨询领域专家，以识别正在开发、实施...
Harmonizing Wearable Biosensor Data Streams to Test Polysubstance Detection.
可穿戴生物传感器作为无线体域网（WBAN）的关键组件，使医疗提供者能够开展连续健康监测。已有研究表明，外部佩戴的非侵入式传感器结合机器学习算法可检测多种物质导致的中毒，但此类方法仍存在局限。开发能够普遍检测中毒的模型面临个体差异、传感器差异、药物差异和环境差异等挑战。本文探讨无线通信进展和分布式系统新范式如何促进多物质使用检测。作者...
Advancing Biosensors with Machine Learning.
化学计量学在基于生物传感器的检测、分析和诊断中发挥关键作用。如今，作为人工智能（AI）分支的机器学习（ML）已取得显著进展。然而，新型先进机器学习方法，尤其是以图像分析、人脸识别和语音识别著称的深度学习，在生物传感器领域仍相对少见。本文系统讨论机器学习如何有益于生物传感器。基于传感数据分析，总结最常用机器学习算法的优缺点，重点强调卷...
Machine learning linked evolutionary biosensor array for highly sensitive and specific molecular identification.
细菌通过数百种转录因子（TF）感知胞内代谢物或外源物质并启动复杂信号级联，这些 TF 已被广泛用作遗传编码生物传感器。然而，可用 TF 数量有限且底物特异性较宽，导致小分子识别存在歧义。本研究提出一种结合机器学习的进化生物传感器阵列小分子指纹技术，以捕获高特异性底物信号。作者以单一转录因子 DmpR 为模板，通过高通量遗传筛选和蛋白...