本文提出将机理模型与机器学习模型相结合，用于实现从基因型到表型的准确预测，并指导代谢工程。作者首先利用基因组规模代谢模型筛选影响色氨酸生产的关键基因靶点，结合转录组数据挖掘选择30个表达水平多样的启动子，构建由5个基因和6种启动子组合组成的7776个组合设计文库。随后开发基于大肠杆菌TrpR-GAL4激活域融合蛋白的酵母色氨酸荧光生...
背景：提出出血性创伤严重性与存活评分（HISS），融合葡萄糖、乳酸、pH、钾和氧分压五种生理生物标志物，作为出血性创伤患者的个体化属性。材料与方法：合成生成100例合理虚构患者（SFRP）数据，由5名临床医生专家分别评分（100[5]）。HISS将创伤患者危重程度分为低(0)、警戒(1)、升高(2)、高(3)和严重(4)。评估线性支...
透皮生物传感器可提供非侵入、低成本的酒精摄入评估，在成瘾科学中具有广泛应用潜力。旧代透皮设备体积较大且采样间隔稀疏，限制了应用；新一代设备具有智能手机连接、紧凑设计和快速采样特点。本研究在实验室中初步评估新一代透皮传感器原型的有效性。参与者为年轻饮酒者，在实验室接受酒精（目标BAC=0.08%）或无酒精处理，佩戴透皮传感器并反复提供...
本文报道了一种整合纳米技术、光机械与光谱检测算法的生物传感器系统，用于牛生乳中抗生素残留的敏感定量检测。首先，通过化学键合金纳米颗粒（AuNPs）与对卡那霉素、氨苄西林、土霉素和磺胺二甲氧嗪四种兽医常用抗生素具有高选择性的适配体生物受体，设计并合成了问题特异性纳米生物传感器。当乳样中存在抗生素分子时，其与适配体的相互作用诱导 AuN...
人工智能（AI）与可穿戴传感器是实现个体化精准医疗的两个关键领域。将二者融合，可更有效地获取患者数据，并优化可穿戴传感器设计，用于持续监测佩戴者的健康、运动状态及周围环境。随着物联网（IoT）、大数据和“大健康”从概念走向落地，具备合适技术特征的 AI-生物传感器面临新的机遇与挑战。本文系统总结了面向未来可穿戴与植入式技术的关键阶段...
本研究探索基于机器学习算法集成超材料的等离子体生物传感器设计性能。所设计的超等离子体生物传感器用于优化DNA检测，其中双负超材料层以有效介质模型描述。采用迭代传输矩阵方法在参数空间中生成共振特性训练集和测试集，用于机器学习。作为对超等离子体生物传感器光学特性的机器学习预测，使用多层感知机（MLP）和自编码器（AE）作为算法；聚类算法...
在诊疗领域，诊断纳米颗粒被设计用于采集高度患者特异性的疾病谱，并借助纳米治疗改善疗效。然而，患者间和肿瘤内异质性使这些诊疗平台的理性设计与分析极为困难。深度学习与模式识别算法有望提升诊断精度和治疗结局。三阴性乳腺癌（TNBC）因分子多样性复杂，诊断和治疗尤为困难。为此，作者提出一种基于人工智能预测纳米颗粒（NPs）在不同癌症阶段细胞...
背景：阿尔茨海默病（AD）在认知症状前存在睡眠与自主神经调节的早期变化，可穿戴生物传感器或可评估AD风险。方法：招募有AD家族史且无或轻微认知主诉患者，40例中34例同意佩戴WHOOP，1例丢失，33例纳入数据；包括24例认知正常、6例主观认知下降、3例淀粉样蛋白阳性。通过WHOOP采集睡眠周期、心率变异性（HRV）和活动指标，并进...
磁纳米颗粒（MNP）标记免疫层析试纸条（ICTS）在即时检测（POCT）中具有重要价值，但常规诊断方法难以准确分析试纸条上 MNP 产生的弱磁信号，限制了 POCT 应用。本研究设计了一种超灵敏多路生物传感器，用于克服捕获和归一化 ICTS 上 MNP 弱磁信号的局限。作者构建了适用于夹心免疫分析的机器学习模型，对弱阳性和阴性样本进...
本文是对 Ueno 关于机器学习检测梗阻性肥厚型心肌病（oHCM）可穿戴生物传感器研究统计问题的回复。作者澄清其嵌套交叉验证流程：共进行 82 折留一组交叉验证（LOGO CV），每折排除一名患者的全部记录，用其余 81 名患者训练分类器，并在被排除患者记录上评估。为避免患者信息泄漏，超参数调优也在 81 名患者训练集内进行，采用 ...
本文是一篇针对 Green 等 2019 年研究的评论。原研究将非侵入光学传感器集成于商用智能手表，利用机器学习分类器检测梗阻性肥厚型心肌病（HCM），共纳入 83 名受试者，其中 19 名 HCM 患者和 64 名健康对照，并采用 Leave-One-Group-Out 交叉验证与嵌套超参数调优，在 82 名患者中取得 C-sta...
心肌壁因心衰等心血管疾病受应激时，N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）分泌入血，其早期检测有助于心衰诊断。本文报道一种基于硅藻生物硅的光子晶体增强荧光成像免疫分析生物传感器，可在0–100 pg/mL范围内检测溶液中低水平NT-proBNP。利用主成分分析（PCA）和偏最小二乘回归（PLSR）分析空间域与空间频域荧光图像，建立预...
生物传感器技术的最新进展正在改变人类酒精使用追踪方式。可穿戴生物传感器能够被动、连续、实时监测佩戴者的酒精摄入。这些传感器的重要应用之一是改进酒精使用障碍（AUD）药物在临床研究中的测试方法。基于实验室的筛选范式和临床试验均存在影响效率与预测效度的方法学问题：实验室筛选是在非代表性环境中对单次行为进行资源密集评估；临床试验则依赖受试...
系统性抗肿瘤免疫可通过诱导恶性细胞发生免疫原性细胞死亡（ICD）而重建。某些细胞毒性化合物，如蒽环类、奥沙利铂和紫杉烷，可作用于癌细胞并激活死亡前应激通路，导致钙网蛋白（CALR）在细胞表面暴露，以及三磷酸腺苷（ATP）、膜联蛋白 A1（ANXA1）、高迁移率族蛋白 B1（HMGB1）和 I 型干扰素的释放；这些改变共同构成 ICD...
本文报道了一种基于共轭聚电解质P-C-3的荧光生物传感器及一种利用人工智能进行光谱形状识别以鉴定生物分子的一般方法。以结构明确的分析物为对象，作者证明P-C-3的荧光发射谱形对微小结构变化敏感，并可为不同分析物提供特征性谱形模式。研究还建立了特征选择方法，以降低计算复杂度并防止数据过拟合。结果表明，仅选择3至5个波长的归一化/相对荧...
肥厚型心肌病（HCM）是一种遗传性心肌疾病，即使无症状患者也面临心力衰竭、卒中和猝死风险。目前仅约10%–20%的受影响者得到诊断，因此临床场景外亟需有效筛查工具。光电容积脉搏波（PPG）是一种非侵入光学方法，利用集成于商用智能手表的光学传感器检测皮肤表面血容量变化。本研究从19例左室流出道梗阻性肥厚型心肌病（oHCM）患者和64名...
自闭症谱系障碍（ASD）青少年的不可预测攻击行为会阻碍其接受教育、社交和家庭活动，并显著增加疾病负担与成本。本研究评估腕戴生物传感器记录的外周生理与运动数据能否预测ASD青少年对他人的攻击行为。研究在专门住院精神科病房中，对20名ASD青少年（6–17岁，75%男性，85%少语）进行69次自然观察，并同步进行行为编码。使用Empat...
肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征（ME/CFS）目前缺乏可靠的血液生物标志物检测。作者利用微纳加工、微流控和直接电检测技术，开发了一种纳米电子血液检测平台，可实时、低成本、多路复用测量生物分子与细胞相互作用。该平台基于纳米针生物阵列，通过电化学阻抗谱监测外周血单个核细胞（PBMCs）在自身血浆中受高渗应激（NaCl 200 mmol/...
混合物种生物技术中的复杂相互作用会降低生物传感器的化学检测特异性，限制其在未知进料底物识别等场景中的应用。基因组数据与数据挖掘技术可弥补这一不足。本研究评估了来自不同实验室、使用乙酸、碳水化合物和废水三种进料底物的 69 个微生物燃料电池样本，考察从所得微生物群落识别进料底物的能力。作者训练并比较了六种机器学习算法和四种输入变量，以...
基于智能手机的即时检测（POCT）因经济性和医疗资源可及性，正成为传统实验室检测的潜在替代方案，尤其适用于资源有限地区。智能手机与生物传感器及相关附件结合，可为医学检测提供高准确度和灵敏度；智能手机的普及也推动了POCT快速发展。本文以液体活检样品（血液、尿液、汗液、唾液和泪液）为分类标准，因为这些样品含有多种严重疾病生物标志物，并...