Graphene Oxide-Based Biosensors for Liquid Biopsies in Cancer Diagnosis.
液体活检以血液或尿液为样本，可无创、连续采集，用于分析循环肿瘤细胞(CTCs)、循环肿瘤DNA(ctDNA)、microRNA和外泌体等癌症相关生物标志物，为早期癌症诊断、转移监测和术后复发随访提供重要信息。然而，CTCs、ctDNA和microRNA等在血液中的浓度极低，限制了其在临床检测与分析中的应用。氧化石墨烯(GO)基纳米材...
Chemically Functionalised Graphene FET Biosensor for the Label-free Sensing of Exosomes.
本研究报道了一种用于无标记检测外泌体的石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器。作者将化学气相沉积（CVD）单层石墨烯非共价功能化于 1-芘丁酸 N-羟基琥珀酰亚胺酯（PBASE），并通过 N-羟基琥珀酰亚胺酯与抗 CD63 抗体偶联，构建特异性识别界面。器件采用背栅结构，并在石墨烯表面集成 PDMS 微流控通道，使部分石墨烯暴露于...
Digital-resolution detection of microRNA with single-base selectivity by photonic resonator absorption microscopy.
循环外泌体 microRNA（miR）是癌症液体活检中一类新的血液生物标志物。在无需复杂设备、大体积样品或繁琐样品处理的情况下，以极低浓度并具备单碱基分辨能力检测 miR 具有挑战性。为此，作者提出一种对目标 miR 序列高度特异、能以高信噪比提供单个目标分子“数字”分辨的方法。制备带有热力学优化核酸 toehold 探针的金纳米颗...
Opportunities, Challenges, and Prospects in Electrochemical Biosensing of Circulating Tumor DNA and its Specific Features.
目前，分析循环肿瘤DNA（ctDNA）——血液中循环游离DNA（cfDNA）中极小的一部分——被视为传统单点肿瘤组织活检的有前景替代手段，可用于评估肿瘤负荷，并更全面地反映癌症遗传/表观遗传景观随时间和空间的变化。ctDNA及其特征性标志物（肿瘤特异性突变、染色体异常、微卫星改变和表观遗传改变）的测定，是用于早期诊断、随访、治疗反应...
Surface Plasmon Resonance for Biomarker Detection: Advances in Non-invasive Cancer Diagnosis.
基于生物标志物的癌症分析有望在分子层面深入理解疾病，并改善早期诊断与疗效监测。与传统组织活检不同，液体活检可从血液、血浆、血清、尿液、脑脊液和唾液等体液中，以微创或无创方式检测多种循环肿瘤标志物，包括 microRNA（miRNA）、外泌体、循环肿瘤 DNA（ctDNA）、循环肿瘤细胞（CTCs）和蛋白。本综述系统评价表面等离子共振...
Toward Personalized Cancer Treatment: From Diagnostics to Therapy Monitoring in Miniaturized Electrohydrodynamic Systems.
本文综述面向个性化癌症诊疗的微型化电液动力诊断系统。癌症具有高度异质性和动态进展特征，个性化治疗需要快速、可靠的诊断与疗效监测手段。纳米技术、微流控和生物标志物研究推动了微型化“芯片实验室”发展，其仅需微量样本，即可用于癌症风险预警、早期检测、肿瘤分型和复发监测。由于癌症生物标志物在复杂生物样本中常呈痕量水平，传统方法难以满足灵敏度...
Single-step multivalent capture assay for nucleic acid detection with dual-affinity regulation using mutation inhibition and allosteric activation.
通过远端位点突变抑制和变构激活对受体亲和力进行理性调控，对生物传感器设计调节有效动态范围具有重要价值。然而，工程化实现受体双亲和力调节——即同时调控靶标结合亲和力与杂交链反应活性——仍有限。本文通过可编程工程化识别发夹的开关平衡，利用远端位点突变抑制和变构激活，获得一组靶标结合亲和力与杂交链反应活性显著不同的受体。首次开发了一种基于...
A simple approach for rapid and cost-effective quantification of extracellular vesicles using a fluorescence polarization technique.
细胞外囊泡（EVs）是由所有细胞主动分泌的膜结合磷脂囊泡，携带亲代细胞特异性标记，可用于液体活检中识别特定细胞。为支持基于 EV 的临床诊断，快速可靠的 EV 计数方法至关重要。本文开发了一种基于荧光偏振（FP）检测亲脂性荧光素探针 5-十二酰氨基荧光素（C12-FAM）的 EV 快速、低成本定量方法。C12-FAM 的烷基尾可特异...
Surface-enhanced Raman scattering-active photonic crystal fiber probe: Towards next generation liquid biopsy sensor with ultra high sensitivity.
表面增强拉曼散射（SERS）具有极高的信号增强因子，光子晶体光纤（PCF）则具有柔性和微结构特性，二者结合为新一代超高灵敏度生物传感器提供了基础。PCF的轴向空气孔或液芯结构可直接容纳分析物，使激发光与分析物的相互作用长度显著增加，从而形成柔性、可靠且灵敏的探针，可用于临床前或临床检测。SERS活性PCF探针为开发光流体液体活检针传...
Point-of-care testing based on smartphone: The current state-of-the-art (2017-2018).
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...
Nanoarchitecture Frameworks for Electrochemical miRNA Detection.
随着新一代测序技术的发展，人类转录组得到全面解析，大量 RNA 分子在疾病发生、细胞周期调控、凋亡及转录后基因调控中发挥功能，使其成为稳定且微创疾病生物标志物的潜在候选。尽管已发展多种分子生物学和生物传感器 RNA 检测策略，但多数尚未实现临床应用。多功能纳米材料与灵敏、稳健的电化学读出相结合，有望推动 miRNA 检测的临床转化。...
Application of high-performance magnetic nanobeads to biological sensing devices.
纳米材料在生命科学和临床诊断中应用广泛。我们开发了高分散性、对生物分子非特异性结合极低的磁性纳米颗粒，并证明其可用于化学生物学（如药物受体蛋白筛选）。近期，纳米珠的优异性能使新型快速免疫分析系统和外泌体高精度检测技术成为可能。在免疫分析中，我们开发了将荧光物质封装于磁性纳米珠内的技术，使荧光纳米珠能够快速检测溶液或组织标本中的特定抗...
Liquid biopsy of circulating tumor DNA and biosensor applications.
循环肿瘤DNA（ctDNA）是一类液体活检标志物，指存在于人体外周血等体液中、携带肿瘤特异性基因改变的基因片段。越来越多证据表明，ctDNA可用于肿瘤诊断、预后评估和肿瘤异质性分析，是血液中的“肿瘤密码”。本文首先概述ctDNA液体活检，并比较传统ctDNA检测技术，指出生物传感器因便携、灵敏、特异和易用而成为ctDNA检测的优选平...
Exosomes for Non-Invasive Cancer Monitoring.
外泌体是直径50–200 nm的膜结合磷脂囊泡，由所有细胞类型分泌并循环于人体体液中。这些囊泡携带来源于细胞的特异性成分，如胞质/膜蛋白、RNA和DNA。因此，外泌体结构稳定且丰度高，是癌症的稳健指标，并已被用于以比金标准组织活检更少侵入的方式监测该疾病。本综述描述了外泌体的历史以及外泌体中存在的可准确监测多种疾病的特异性生物标志物...
Setting up and exploitation of a nano/technological platform for the evaluation of HMGA1b protein in peripheral blood of cancer patients.
尽管癌症特异性生物标志物存在于癌症患者外周血中，但因浓度低而难以用常规技术检测。HMGA1b蛋白是潜在癌症生物标志物，其过表达是多种人类恶性肿瘤的特征。本研究利用表面等离子共振（SPR）现象，建立了一种基于纳米/技术平台的癌症检测分析方法。具体而言，将亲和力经ELISA预先确定的抗HMGA1b单克隆抗体固定于金属表面，开发直接SPR...
Quantum Dot Based Nano-Biosensors for Detection of Circulating Cell Free miRNAs in Lung Carcinogenesis: From Biology to Clinical Translation.
肺癌是我国男性发病率最高且致死率最高的恶性肿瘤，目前唯一推荐的筛查方法是低剂量计算机断层扫描（LDCT），但其在降低总体死亡率方面未显示统计学显著获益，且存在过度诊断、费用高、辐射暴露、假阳性及延误治疗等问题。因此，寻找可在早期识别恶性肿瘤的微创生物标志物具有重要意义。循环核酸，尤其是循环细胞游离微小RNA（ccf-miRNAs），...
Recent Advances in Exosomal Protein Detection Via Liquid Biopsy Biosensors for Cancer Screening, Diagnosis, and Prognosis.
当前癌症诊断方法面临灵敏度低、假阳性率高、肿瘤信息有限、操作不适或侵入性高以及成本高等挑战。液体活检通过分析体液中的循环生物标志物，为上述问题提供了有前景的解决方案。外泌体是细胞分泌的纳米级细胞外囊泡，可稳定存在于各类体液中，并携带DNA、RNA、蛋白质和脂质参与细胞间通讯，在肿瘤发生、进展和转移中发挥重要作用，因此成为液体活检的潜...
Advances in liquid biopsy on-chip for cancer management: Technologies, biomarkers, and clinical analysis.
液体活检是一种通过患者体液样本微创获取疾病动态信息的方法，在癌症诊断、预后和监测中日益受到重视。尽管许多技术已在研究实验室中开发并验证，但将其拓展至临床场景和床旁检测仍是重要方向。本文系统讨论并评价用于循环肿瘤细胞（CTC）、外泌体（exosome）和循环肿瘤核酸（ctNA）捕获、检测与分析的微芯片技术。此类集成系统可将原本多步、手...
Electrochemically mediated in situ growth of electroactive polymers for highly sensitive detection of double-stranded DNA without sequence-preference.
直接检测双链DNA（dsDNA）且无序列偏好仍是重大挑战。本文报道了一种基于肽核酸（PNA）对dsDNA链置换和表面引发电化学介导原子转移自由基聚合（SI-eATRP）原位生长电活性聚合物的电化学方法，用于直接、高灵敏检测dsDNA。巯基化PNA自组装到金电极表面，特异性识别目标dsDNA（dsDNA-T）；PNA通过末端入侵置换d...
Biosensors for liquid biopsy: circulating nucleic acids to diagnose and treat cancer.
检测血液中自由循环的癌症生物标志物为基于液体活检的癌症早期诊断、患者随访和治疗疗效评估提供了新机遇。肿瘤细胞释放的循环无细胞核酸（cfNA）近年来受到广泛关注，因为它们往往在其他循环生物标志物（如循环肿瘤细胞）出现之前即可在血液中检出。然而，循环核酸浓度低、片段尺寸小，给检测带来技术挑战。本文综述了用于检测外周血及血浆、血清等血液来...