小反刍动物贫血常由嗜血胃肠道寄生虫（如 Haemonchus contortus）引起，传统红细胞压积（PCV）检测需抗凝管、微管离心和专门设备，FAMACHA 评分则受环境和主观判断影响。本研究以75只成年雄性Spanish山羊为对象，评估其PCV范围并开发一种便于农场使用的AI增强血液生物传感器。方法上，将30 μL山羊全血滴于...
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...
尿素检测对诊断肝肾疾病及相关健康状况至关重要。机器学习（ML）技术显著提升了生化传感的准确性与可靠性。本研究提出一种ML辅助的柔性丝网印刷非酶电化学生物传感器，用于定量检测尿素浓度。该传感器工作电极以多壁碳纳米管-氧化锌（MWCNT-ZnO）纳米复合材料功能化，并负载溶胶-凝胶法合成的氧化铜微花（CuO-MFs）。通过X射线衍射（X...
随着核能需求增长与能源脱碳推进，识别和遏制核武器扩散、同时保障全球核能安全开发需要新方法。防止核材料与核技术被用于未授权核武器是国际原子能机构及《不扩散核武器条约》缔约方的长期挑战。环境擦拭采样可用于在已知核设施及其周边表征秘密扩散活动，但在声明设施边界外的未知地点检测核扩散仍缺乏有效工具，构成不扩散保障的关键缺口。微生物组是特定生...
光学生物传感器已成为分析生物化学中检测多种生物分子的重要工具，具有高灵敏度和高特异性。本文综述了光学生物传感器与微流控技术集成方面的进展，构建了可在现场快速、高效、微型化分析的芯片实验室（LOC）平台。这些平台利用化学发光（CL）和电化学发光（ECL）等光学现象，实现对分析物的实时检测与定量，适用于医学诊断、环境监测和食品安全。文章...
偏头痛是最常见的神经系统疾病之一，以中重度头痛发作为特征，自主神经系统（ANS）在偏头痛发作各阶段可发生改变。本研究利用可穿戴生物传感器技术，对10名偏头痛患者在偏头痛前夜的ANS变化模式进行监测。研究采集夜间睡眠期间的多种生理、活动及信号处理指标，用于训练预测模型并分析特定特征与偏头痛发作的关系。数据按夜间睡眠标准筛选，并采用5至...
土壤微生物组表征通常依赖下一代测序（NGS），如宏条形码和宏组学。这些方法虽推动了微生物学研究，但耗时长、成本高、依赖专业设备和计算资源，且只能在受控实验室条件下进行，难以用于现场快速监测。生物传感技术可弥补上述不足，并与NGS互补。生物传感已广泛用于生物医学和生态毒理领域，具有快速、低成本、便携和可现场部署等优势。对土壤微生物组而...
光学连续血糖监测（CGM）系统因成本更低、耐久性更长而受到关注。本文报道一种计算型CGM系统，将生物相容的磷光可插入生物传感器与定制磷光寿命成像仪（PLI）相结合。该紧凑、低成本的PLI可透过皮肤采集可插入传感器的磷光寿命图像，所发射磷光的寿命受局部葡萄糖浓度调制。由于磷光寿命远长于组织自发荧光和激发泄漏，系统在激发光关闭后数十微秒...
生物元件（bio-elements）的理性设计、活性预测与自适应应用是合成生物学的重要研究方向。当前该领域的主要挑战在于如何高效设计所需生物元件，并利用海量数据准确预测其活性。人工智能（AI）技术的发展使机器学习和深度学习算法能够在生物元件数据中挖掘规律并预测其性能。本综述探讨了 AI 算法在生物元件理性设计、活性预测以及利用 AI...
本研究开发了一种用于犬乳腺肿瘤生物标志物癌抗原15-3（CA 15-3）和黏蛋白1（MUC-1）敏感、选择性检测的创新生物传感器策略，将绿色银纳米颗粒（GAgNPs）与机器学习（ML）算法相结合，以实现高诊断准确性和无创早期检测潜力。GAgNPs增强型电化学生物传感器在血清中检测CA 15-3、在组织匀浆中检测MUC-1，检出限分别...
本研究考察热带奶牛过渡期活动模式变化，评估其预测产犊日的潜力。研究使用 AfiTag-II 生物传感器监测 298 头产前和 347 头产后荷斯坦牛的活动、休息时间、每次休息时长和不安比率，覆盖第 1、第 2 和 ≥3 泌乳组。数据在 SPSS 中用广义线性混合模型分析，并采用随机森林、决策树、梯度提升、朴素贝叶斯和神经网络五种机器...
将人工智能（AI）整合到即时检测（POC）生物传感中，有望通过在患者端直接提供快速、准确且可及的健康评估，革新诊断方法。本综述探讨 AI 技术对 POC 生物传感的变革性影响，重点介绍该领域近期计算进展、持续挑战与未来前景。文章首先概述核心生物传感技术及其在 POC 中的应用，指出可由 AI 解决的现存问题与挑战；随后综述可应用于生...
无细胞体系已成为合成生物学中灵活的平台，可用于原型合成基因线路、生物传感器开发和生物制造。为简化原型设计，无细胞系统常引入建模步骤，以预测不同实验场景的结果并深入理解其机制与功能。本文聚焦无细胞蛋白合成（CFPS）中机制建模与数据驱动建模的最新进展。机制建模通常采用基于 Michaelis–Menten、Hill 和质量作用动力学的...
本综述探讨microRNA（miRNA）在难以察觉癌症早期检测中的应用，及其推动精准医学和改善患者预后的潜力。早期研究在建立稳健miRNA标志物组合和克服癌症异质性方面面临困难，但近年进展支持miRNA作为敏感且特异性的早期癌症生物标志物，并显示其对症状隐匿或诊断标准困难的癌症具有诊断价值。文章讨论了高通量技术如何实现对早期癌症相关...
本研究整合微采样与光学生物传感器，动态分析15名健康受种者对第三剂灭活SARS-CoV-2疫苗产生的中和抗体（NAbs），并用机器学习预测不同时间点的抗体水平。9个月内于7个时间点采集干血斑（DBS）和静脉血。改进的光纤生物层干涉（FO-BLI）传感器可在数分钟内快速多重检测野生型及奥密克戎变异株NAbs。结果显示，DBS与血清中野...
单细胞液滴微流控可为反应或培养提供独立、分室的微环境，是高通量分析与筛选的重要平台；与微生物生物传感器结合后，可用于突变株筛选。本研究证明，一种经遗传工程改造的酿酒酵母菌株可通过异源表达人 G 蛋白偶联受体（GPCR）荧光感知激动配体，并同时分泌候选肽，因而与单细胞液滴微流控技术高度兼容，可用于高通量筛选新的激动活性肽。作者利用聚焦...
实现治疗性生物碱的工业规模生物制造面临生物催化剂工程缓慢的挑战。石蒜科生物碱（如治疗阿尔茨海默病的加兰他敏）是结构复杂的植物次级代谢物，通常需从低产水仙中萃取纯化。本文提出一种生物传感器—机器学习技术栈，用于在大肠杆菌中工程化石蒜科生物碱关键分支中间体 4′-O-甲基去贝拉定（4NB）相关酶。通过定向进化，作者基于 RamR 转录因...
肺癌是全球癌症死亡的主要原因，常因晚期发现而难以治愈。现有生物标志物往往在无症状可治愈阶段难以检出，因此需要兼具性能、可扩展性、成本效益和简便性的群体筛查方法。本文提出一种基于酶活性的传感器平台，通过检测血清中参与肿瘤转化的活性蛋白酶，而非单纯计数生物标志物，来评估肺癌风险。该平台由 18 个对活性蛋白酶敏感的传感器组成，用于检测 ...
本研究采用一种新策略改进血清素响应的单链DNA包裹单壁碳纳米管（ssDNA-SWCNT）纳米传感器，将定向进化与机器学习预测相结合，以迭代优化传感器的灵敏度与选择性。在三轮提高血清素灵敏度的筛选中，研究显著提升了传感器性能，使荧光响应较原始序列增强约2.5倍。随后，针对血清素与多巴胺结构高度相似的问题，通过两轮选择性优化，实现了血清...
维持适宜压力水平对身心健康很重要，但许多人难以识别压力来源。随着情绪稳定与心理意识日益重要，可穿戴医疗技术近年受到关注，可实时监测并提供关键生理数据以改善患者照护。现有压力检测方法如 ECG、BVP 和身体运动分析存在刚性大、易受噪声干扰等局限。为此，作者提出 STRESS-CARE，一种采用混合策略的通用压力检测传感器。该系统利用...