尽管干眼症患病率高，但诊断该症状及相关疾病仍面临诸多挑战。为此，作者利用阴离子水凝胶包覆金纳米壳（AuNSs）开发了一种无标记生物传感器，用于检测与干眼相关的高等电点泪液生物标志物。在水凝胶涂层中引入定制醛基功能化聚乙二醇丙烯酸酯（Al-OEGA），使其可通过动态共价亚胺键与特定泪蛋白表面可及赖氨酸残基结合，从而增强蛋白识别。结果表...
本文报道了一种名为BioChemPen的便携式无线生物传感器装置，用于快速分析吸附在固体表面的物质。该装置利用水凝胶基质中发生的（生物）发光反应：其活性元件为含有酶、电解质溶液及所需底物的水凝胶盘（化学换能器）。当水凝胶接触含目标分析物的固体样品表面时，产生光信号；邻近放置的光敏电阻（光电换能器）检测该光信号。装置由MicroPyt...
本文开发了一种直接横向弛豫时间（T2）生物传感策略，并用于食源性病原菌检测。该策略依赖碱性磷酸酶（ALP）介导的水凝胶溶胶-凝胶转变：ALP 催化底物反应生成酸性环境，使溶胶态海藻酸钠溶液转变为水凝胶；凝胶化过程直接调控水分子中质子的扩散速率，从而引起水分子 T2 值变化。通过酶调控的溶胶-凝胶转变与抗原-抗体相互作用，该 T2 生...
将生物传感器固定于功能材料中是实现器件开发与可穿戴技术转化的关键。本文报道并评估了一种固定化的量子点–转录因子–核酸复合物，用于孕酮检测，作为器件集成的初步步骤。该传感器由多组氨酸标签转录因子、量子点和荧光标记同源DNA组成，并嵌入水凝胶固定基质中。水凝胶光学透明、柔软且柔韧，可截留量子点–转录因子–DNA组装体，同时允许被测物孕酮...
草酸盐常用作农药助剂，即使痕量残留也可造成人体肾损伤。尽管即时检测（POCT）技术已取得显著进展，草酸盐的准确现场筛查仍具挑战。为此，作者提出一种“管中实验室”平台，将便携式水凝胶试剂盒与智能手机相结合，实现草酸盐的实时监测与定量分析。该试剂盒通过二氧化锰（MnO2）纳米片嵌入海藻酸钠（SA）水凝胶体系构建，形成刺激响应型水凝胶。M...
磁光晶体（MPCs）是开发高保真嵌入式生物传感器的有前景候选材料，可实现诊断蛋白的便捷、实时检测。尽管磁性纳米材料已广泛用于诊疗应用，但将其作为胶体组装在基质中并利用其光子响应进行传感仍较少探索。本文报道一种无标记定量检测白细胞介素-6（IL-6）的新方法，IL-6是癌症、淋巴瘤和脓毒症等多种病理状况的重要预后标志物。作者将饱和磁化...
水凝胶是具有吸收大量水能力的三维聚合物网络，具有柔韧性、多功能性、刺激响应性和柔软结构等优势。可根据来源、制备方法、离子电荷、响应类型、交联方式和物理性质进行分类。水凝胶已应用于农业、食品工业、生物传感器、生物医学等领域。由于水凝胶与活体组织相似、生物相容性好且可生物降解，生物医学应用研究尤为活跃。本文主要综述用于生物医学应用的商业...
痛风影响超过800万美国人，表现为剧烈疼痛，晚期可致骨侵蚀和关节破坏。本研究报道了一种用于痛风管理的光学酶促尿酸生物传感器的制备与表征，并通过调节水凝胶基质性质优化其响应。传感器将氧猝灭磷光探针与氧化还原酶共同固定于生物相容共聚物水凝胶基质中。研究表征了光谱性质和水凝胶溶胀，并评估了尿酸生物传感器的响应灵敏度与长期稳定性。结果表明，...
在生物制药工艺开发与生产阶段，对关键质量属性进行在线监测是实现过程分析技术（PAT）和质量源于设计（QbD）原则的必要条件。其中，监控并控制生物治疗药物制造过程中的蛋白聚集，对于防止不良免疫原性反应、降低对药物递送性的负面影响至关重要。本文研究了一种水凝胶封装、无标记近红外荧光纳米传感器，用于蛋白聚集表征。作者建立数学模型，描述一系...
精确鉴定蛋白质-蛋白质相互作用对理解生物医学通路至关重要。多价蛋白结合（MPB）指一个配体同时与两个或多个受体结合，在调控复杂而精确的生理功能中起关键作用，其异常与多种疾病相关。目前区分多价结合与单价结合并测定其动力学常需复杂流程和仪器。本文提出一种无标记快速评估 MPB 及其动力学参数的方法：将 pNIPAm-co-AAc 生物响...
透明质酸酶（HAase）是潜在癌症标志物，开发简单而灵敏的检测方法具有重要意义。本文设计了一种耦合控释系统的新型 HAase 检测体系，无需复杂分析仪器和熟练技术人员。将可催化 H2O2 分解为 O2 和 H2O 的 Pt@SiO2 纳米颗粒（NPs）嵌入由聚乙烯亚胺（PEI）和透明质酸（HA）构建的水凝胶中。当存在 HAase 时...
水凝胶是由一种或多种单体经简单反应形成的亲水性交联聚合物网络，能够保持大量水分。随着对环境友好、可降解和生物相容材料需求增加，高亲水性纤维素纳米晶体（CNCs）已成为制备水凝胶的可持续材料。CNC 水凝胶具有细胞相容性、溶胀性和非毒性，在生物医学、生物传感和废水处理领域受到关注。近五年相关科学出版物数量增长超过600%。本文综述了 ...
毫米至厘米尺度活单细胞和细胞簇微图案化对基于细胞的生物传感器开发需求很高，需要合适仿生支持与打印技术。本文报道利用 FluidFM BOT 技术在羧甲基葡聚糖（CMD）水凝胶层上对活哺乳动物细胞进行微图案化。不同于无标记生物传感器常用的干态几纳米超薄 CMD 膜，作者制备了数十纳米厚的 CMD 层，以支持活细胞受控粘附，并详细表征其...
天然生物聚合物具有多种医学应用潜力，但纤维化会降低营养物质和代谢废物的扩散与分散，进而引发严重免疫相容性问题；合成聚合物则常存在力学性能差和降解行为不稳定等不足。本研究通过化学酶法合成一种新型水凝胶材料，原料包括己内酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、过硫酸铵和四甲基乙二胺。光谱分析表明，聚脲(PU)和聚羟基脲(PHU)是该水凝胶前驱体的...
过去数十年，生物传感器作为对生物分析物敏感的物理化学检测器，因人类健康需求而受到广泛关注。功能聚合物材料凭借结构可设计性强、化学合成进展显著以及纳米技术发展，被广泛用于传感应用。聚合物纳米粒子因比表面积大，可实现快速、灵敏检测；宏观尺度上，水凝胶作为生物相容平台，在可穿戴或植入式器件中至关重要。通过改变化学结构，可显著调控并优化水凝...
纳米电极与纳米电极阵列相比宏观和微电极具有更强的扩散、更高的法拉第电流密度和信噪比，可提升传感与检测性能。微方纳米带边缘电极（MNEE）阵列可通过微加工制备，其定量电化学响应已建立。水凝胶可用于药物递送、组织工程和抗生物污损，部分水凝胶还可电化学生长。本文结合这两种技术，展示抗污损水凝胶包覆纳米电极阵列生物传感器的原理。作者首先在 ...
受生物系统启发的自塑形与驱动材料在生物传感器、微机器人和光学领域具有巨大潜力。然而，由于微/纳米结构中非均匀内应力设计困难，三维复杂微驱动控制仍具挑战。本文开发凝胶内直接激光写入（in-gel DLW）方法，实现高分辨率写入，使树脂与水凝胶两种材料在小于光波长的尺度上互穿。所写入结构的三维位置和力学性能可在宽密度范围内以优于100 ...
本文介绍一种利用可注射、组织整合型微传感器实时追踪组织氧含量的简单方法。该传感器尺寸为500 μm×500 μm×5 mm，由柔软、柔性、类组织且生物相容的水凝胶构成，已被证明可克服异物反应，实现长期在体传感。传感器被设计为在氧或其他分析物存在时改变发光信号，并可在体内工作数月至数年。单次注射后，通过手持式或可穿戴蓝牙光学读取器进行...
抗菌肽（AMP）固定化到表面可用于生物传感器及抗菌/抗污涂层，但传统方法多依赖玻璃或金等刚性支撑，且步骤繁琐。本文采用水凝胶固定化平台，实现简便制备与表面功能化，并提高生物相容性，用于评价连接臂长度、表面密度和 AMP 偶联位点对肽活性的影响。利用自由基介导的巯基–烯加成进行快速界面光聚合，在预制聚乙二醇（PEG）水凝胶上生成含残余...
针对恐怖组织无差别使用神经毒剂带来的安全威胁，本文报道了一种用于沙林剂检测的功能化光子晶体（PhC）水凝胶生物传感器。作者将直径 240 nm 的聚苯乙烯（PS）胶体颗粒周期性嵌入丙烯酰胺（AM）水凝胶中，形成可见光区 Bragg 衍射的光子晶体阵列；随后利用 3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮（DEPB...