基于水凝胶的生物传感器有望用于实时连续追踪生物标志物，但水化水凝胶机械性能不足，难以穿皮获取组织间液（ISF）。作者开发了一种微针阵列生物传感器（MAB）贴片，将荧光DNA适配体开关与3D打印支架内的水化水凝胶网格耦合，实现连续、可逆传感。该支架为穿皮提供必要机械支撑，同时保持适配体-水凝胶在ISF中的传感功能。作者通过调节适配体开...
当前牙科诊疗依赖主观评估或复杂实验室检测，难以兼顾效率与准确性。原位生物传感器有望实现实时生物标志物检测，但口腔组织中的低浓度、分子异质性和动态相互作用限制了其灵敏度、特异性和稳定性。本文开发了一种组织粘附水凝胶–MXene（TAHM）生物传感器，集成石墨烯/MXene传感探针、组织粘附贴片和选择性透过水凝胶膜，用于原位检测促炎细胞...
数字光处理（DLP）技术是生物医学工程领域一种高精度制造方法，可利用光聚合材料逐层投影固化，制备复杂三维结构。形状记忆聚合物、水凝胶和纳米复合材料等智能材料因机械强度高、生物相容性好且可响应环境刺激，被用于个性化医疗。DLP 与这些材料结合，可在骨与软组织工程、药物递送和生物传感器制造等方向制备功能化结构。然而，材料种类有限、生产可...
无标记光学生物传感是医学诊断和生物医学研究中的关键技术。基于光子晶体（PhC）的生物传感器可利用反射或透射光谱的峰波长/强度变化，实现生物分子的快速、简单、无标记检测，且装置紧凑。然而，自上而下制备高重现性光子晶体成本较高，且其折射率（RI）灵敏度不足以检测葡萄糖等小分子引起的 RI 变化。本文提出一种高重现性的含酶水凝胶/TiO2...
仿生水凝胶可在三维环境中支持生化、细胞生物学及类组织研究。智能水凝胶也常用于组织工程，以及作为皮内或皮外再生医学中的药物载体，并已被用于生物传感器开发、三维细胞培养和类器官生长优化。然而，数十年来出现了多种水凝胶类型、辅助组分和交联方法，使相关研究日益多样且复杂。本文提供评价性综述，将潜在应用与相应的水凝胶调控相匹配。值得注意的是，...
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...
基于透明质酸（HA）的水凝胶正成为低成本生物传感器中极具多功能性的材料，可实现灵敏的化学与生物检测。这类水凝胶经特定官能团功能化后，其灵敏度可受温度、pH和分析物浓度调节，应用前景广泛。本文以专利为中心，回顾2003—2023年HA基水凝胶生物传感器进展。共检索50件专利文件，包括41件申请和9件授权专利，显示该领域兴趣持续增长，主...
三维（3D）打印技术，又称增材制造（AM），已成为精确制造具有复杂几何形状功能材料的先进工具，并在组织工程、再生医学和治疗领域推动多项进展。然而，该技术在生物传感器和传感器开发等生物技术应用中仍具巨大潜力。通过探索这些方向，可拓展3D打印技术的应用范围，并为生物技术领域的创新奠定基础。新的打印材料和打印机将为在日益增长的3D支架中无...
食品安全日益成为全球关注的人类健康问题。食品在种植、加工、储存和流通过程中可能受到农药残留、生物毒素、抗生素、病原菌、食品质量指标物、重金属和非法添加剂等污染，传统检测方法如高效液相色谱、气相色谱和质谱虽精度高，但设备昂贵、操作复杂、前处理繁琐，难以满足现场快速检测需求。水凝胶具有大比表面积、高孔隙结构、良好形状适应性、优异生物相容...
体积水凝胶全息光栅作为光学换能器在即时检测传感器中的应用日益受到关注，因其可通过功能化提高选择性。开发此类换能器的首要步骤是优化全息记录过程，以获得衍射效率可重复且经多次洗涤后仍稳定的光栅，这对生物分析物或多步检测尤为关键。本文成功在丙烯酰胺/炔丙基丙烯酸酯（AM/PA）水凝胶层中记录了非倾斜体积透射光栅，并对其进行了光学表征。所得...
魔芋葡甘聚糖（KGM）是一种天然高分子多糖，具有优异的成膜性、凝胶性、生物相容性和可降解性。其螺旋结构主要依靠乙酰基维持，乙酰基对保持分子链构象完整性至关重要。通过酶解、酸解、物理降解、γ射线辐照、激光辅助过氧化氢等降解方法，以及酯化、酰化、羧甲基化、氧化和接枝共聚等化学修饰，可改善KGM的稳定性、溶解性、力学性能和生物活性。近年来...
本研究将聚乙二醇二丙烯酸酯/聚环氧乙烷（PEG-DA/PEO）互穿聚合物网络水凝胶（IPNH）挤出成一维纤维和二维网格，并验证其用于酶固定化和二氧化碳捕集的可行性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了 IPNH 的化学组成和 UV 交联反应。挤出纤维平均拉伸强度约 6.5 MPa，断裂伸长率约 80%，可弯折和扭转，适合后续纺织加工...
本文报道了一种将碱性磷酸酶（ALP）通过绿色方案包埋于三维聚合物网络中制备透明水凝胶（ALP@AETA）的研究，该材料可室温储存，并有望作为一次性生物传感器平台用于快速检测ALP抑制剂。作者考察了不同ALP固定策略，并与不含酶水凝胶比较研究新材料性质。通过监测固有荧光随温度的变化，表征固定酶的构象与稳定性，以研究水凝胶内酶的展开/折...
干眼病（DED）是最常见的临床眼表疾病。由于其病因多因素，目前尚未形成统一的诊断标准。局部给药仍是主要治疗方式，但药物在眼表快速清除限制了疗效。为解决上述问题，研究者利用水凝胶良好的生物相容性、优异的物理机械性能和长期植入稳定性，设计用于检测生物标志物或作为药物递送系统的水凝胶材料。基于生物相容性水凝胶制备的生物传感器可灵敏诊断干眼...
皮肤疾病治疗因病因复杂、传统疗法副作用多且难以确定原发原因而复杂耗时。浅表伤口通常较易处理，但烧伤等严重伤口给临床带来挑战。最佳治疗效果依赖于在正确时间、以足够持续时间将药物递送至特定部位。全身毒性和频繁给药是传统治疗的主要难题。水凝胶因高生物相容性和承载、释放治疗剂的能力，成为药物递送的理想材料。过去一至二十年，用于美容和皮肤科的...
水凝胶因高生物相容性和可调节的生物降解性，被广泛用于生物医学器件，如生物传感器、药物递送载体和细胞培养基质。由于人体及器官表面形状不规则，相关器件通常设计为薄型柔性结构，并需贴附于动态生物表面；在人体运动和外部载荷作用下会发生变形。从力学建模角度，这些器件可抽象为壳结构。本文提出一种混合图-有限元相场方法，用于模拟由水凝胶构成的曲面...
本研究基于纳米海绵-水凝胶体系开发了一种高效电化学发光（ECL）生物传感器，用于尿酸（UA）检测。首先，纳米海绵由负载二硫化钼量子点（MoS2 QDs）和尿酸氧化酶（UAO）的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米颗粒构成。PLGA纳米颗粒具有显著负载能力，可负载多种生物分子和量子点，实现对UA的识别。纳米海绵上的尿酸氧化酶可催化U...
多发性硬化（MS）是一种累及中枢神经系统的慢性脱髓鞘疾病，可导致进行性和永久性功能障碍，给患者带来显著身心负担。MS 治疗的每次进展都标志着神经学研究的重要进步。水凝胶具有高含水量、高可膨胀性和生物相容性，可作为支架改善体外 MS 相关细胞增殖，并促进体内治疗药物向细胞递送。水凝胶还可用作生物传感器检测 MS 相关蛋白。近期研究已将...
血浆中淀粉样蛋白β1-40（Aβ1-40）与Aβ1-42比值分析可实现阿尔茨海默病（AD）的高精度诊断，但血浆Aβ检测因存在大量生物大分子干扰而难以常规开展。本文开发了一种水凝胶图案化螺旋微电极生物传感器，并结合跳跃式介电电泳（hDEP）力，用于Aβ检测。该传感器将负介电电泳（nDEP）与正介电电泳（pDEP）交替作用，形成hDEP...
水凝胶是一类具有可调物理化学性质的三维水凝胶平台，可通过材料工程调控其刚度、孔径、黏弹性、微结构、可降解性、配体呈现和刺激响应性，从而影响细胞信号级联与细胞命运。本文首先简要介绍水凝胶的物理化学性质与制备策略，随后系统阐述不同水凝胶性质对细胞行为和细胞信号事件的影响，包括整合素聚集、黏着斑复合体积累与激活、细胞骨架重排、蛋白核质穿梭...