在武汉报告首例 COVID-19 之前，生活曾一度正常；疫情迅速蔓延为全球大流行。自 2019 年底病毒传播以来，其不断变异并快速适应人类变化，给防控带来难题。由于病毒新颖且尚无已知治愈方法，研究者被引导研究病毒以遏制疫情。本文广泛综述、比较并分析两个主要方面：SARS-CoV-2 在人体内的传播以及人体内 COVID-19 检测方...
为满足现代生活方式，加工食品需求与市场巨大，其生产涉及多步骤。不断增长的需求使生产者和监管机构面临压力，需要提供灵敏、简便、低成本的方法以保障消费者健康。在食品加工的多步骤过程中，食品腐败微生物或污染物可能进入供应链。因此，迫切需要理解、实施并监测污染物水平，可利用单细胞液滴微流控系统、DNA生物传感器、纳米生物传感器、智能手机生物...
湖泊和河流在降雨不足时发生富营养化，导致蓝藻有害藻华（CyanoHABs）过度生长并产生毒素、绿潮和异味。全球变暖、气候变化以及未充分考虑环境问题的雨林和水库开发，使CyanoHABs快速扩张，成为严重问题。人类和牲畜摄入受CyanoHABs毒素污染的水会遭受严重健康问题。在CyanoHABs产生的多种毒素中，微囊藻毒素（MCs）危...
本研究针对癫痫患者全血中卡马西平（CBZ）的现场治疗药物监测需求，开发了两类光纤生物层干涉仪（FO-BLI）生物传感器。间接型传感器先将样品与抗CBZ单克隆抗体（MA-CBZ）预孵育，再使混合物与固定于传感器表面的CBZ竞争结合MA-CBZ；直接型传感器则让样品中的CBZ与CBZ-辣根过氧化物酶（CBZ-HRP）偶联物直接竞争结合固...
本文综述了拉曼散射技术在生物传感器领域的新前景与机遇。拉曼散射源于非弹性光散射，散射光频率变化对应分子振动，可提供化合物化学指纹及生物分子结构与功能信息。自发拉曼散射信号弱，且易受瑞利散射干扰，因此发展了共振拉曼光谱（RRS）、相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）、受激拉曼光谱（SRS）以及表面增强拉曼光谱（SERS）等增强技术。SE...
近年来，利用生物传感器检测液体活检中的肿瘤生物标志物和免疫检查点，以实现癌症的识别与定量，受到广泛关注。与传统组织活检和免疫组化相比，仅需少量血液即可快速获得癌症信息，而组织活检需侵入性取样、专业操作和复杂仪器，且免疫组化通常需数天。为克服这些局限，研究者发展了按需生物传感器检测方案，以提供更即时的预后信息。文中综述了基于物理和生化...
为理解生物系统复杂的生化与生物物理过程，需要能够在单细胞水平、以高时空分辨率实时监测分子局部浓度、大分子组装体的物理性质以及信号通路的激活状态。本文回顾化学生物学已经提供、正在提供以及未来需要提供的工具，重点强调分子探针在测量机械力和关键信号通路通量中的价值。化学生物学既可用于构建用于可视化的生物传感器，也可用于构建扰动生物过程的执...
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...
绿原酸（chlorogenic acid，CGA，5-O-咖啡酰奎尼酸）属于羟基肉桂酸类酚性化合物。流行病学、生物学和生化研究均支持其在人类健康中的有益作用，包括抑制大肠、肝脏和舌部致癌、保护机体免受氧化应激损伤，以及抗炎、抗糖尿病、抗高血压、抗真菌、抗菌和抗病毒活性，且毒性和副作用较低，不易诱导抗菌耐药。由于 CGA 及其在咖啡豆...
2019年全球记录2.29亿疟疾病例。为开展流行病学监测并对感染疟原虫者实施恰当治疗，快速检测疟原虫感染至关重要，因此疟原虫诊断是疟疾防控中不可或缺的措施。尽管光学显微镜仍是诊断金标准，但其应用主要受限于合格镜检人员不足，这一问题在许多地区尤为突出。本文综述了作为显微镜替代或补充手段的主要诊断方法创新，重点介绍侧流检测系统、电化学免...
本文是《植物科学前沿》“根际时空组织”专题的编辑评论。根际是植物根系与土壤之间的界面，其形成会改变土壤性质、养分与水分分布及生物地球化学循环，并选择独特的微生物和无脊椎动物群落。植物、土壤与生物群之间的动态反馈控制根际形成。专题六篇文章从空间和时间角度阐述根际过程：玉米根影响根际水力性质和容重，根际容重与黏液浓度梯度可减轻干旱水分胁...
炭疽杆菌（Bacillus anthracis）以营养细胞和芽孢存在，可经感染动物或污染动物产品传播，也可被恶意使用。快速灵敏检测十分必要但困难：需区分基因组高度相似的其他芽孢菌；需直接检测芽孢而不破坏结构，避免气溶胶风险；还需在土壤、可疑粉末等复杂样品中快速检测，且无需昂贵设备。传统培养法耗时且难区分表型相似菌。生物传感器在灵敏度...
单链DNA适配体作为亲和分子，可用于快速、可靠地检测肠道细菌，为健康系统提供新型、稳健且廉价的诊断工具，以监测针对肥胖和神经退行性疾病等广泛威胁的益生菌补充策略效果。人体肠道菌远端副拟杆菌（Parabacteroides distasonis, P. distasonis）与肥胖、非酒精性脂肪肝和多发性硬化等疾病正相关，且这些疾病中...
新冠疫情由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，早期诊断与隔离对控制疫情至关重要。现有核酸检测方法对样品质量和实验室条件要求较高，难以满足灵活应用需求。本文报道一种激光诱导石墨烯场效应晶体管（LIG-FET）用于检测SARS-CoV-2。该器件通过不同还原度的激光诱导石墨烯制备，形成牡蛎礁状多孔石墨烯通道，以富集...
本研究旨在应用生物传感器评估猪肉质量。试验采用20份来自波兰兰德瑞斯与波兰大白杂交育肥猪的背最长肌样品，在屠宰后48 h测定pH、CIE L*a*b*颜色参数、自然滴水损失体积和肌内脂肪含量。使用商用生物传感器Accutrend Plus，以专用反应试纸法测定肉汁中葡萄糖、甘油三酯和乳酸含量。结果表明，葡萄糖、甘油三酯和乳酸水平与猪...
人诺如病毒（Human norovirus, HuNoV）是一种食源性病原体，可在全世界各年龄段人群中引起急性胃肠炎。目前尚无获批的疫苗和抗病毒药物，因此开发准确、快速的检测技术对于控制 HuNoV 暴发具有重要意义。本文综述了 HuNoV 检测的研究进展，内容涵盖免疫学方法、分子检测技术和生物传感器技术。免疫学方法和分子检测技术目...
肺部疾病（如感染、哮喘、肺癌和肺纤维化）对全球人类健康构成严重威胁。传统二维细胞模型和动物模型难以模拟人肺特有的生理与病理特征。近十年来，基于三维结构的人体器官芯片（organ-on-a-chip, OOC）平台迅速发展，其中肺芯片（lung-on-a-chip, LOC）能够再现肺泡-毛细血管界面、呼吸运动、组织-组织界面及上皮-...
本文提出并数值模拟了一种新型波导型表面等离子共振（SPR）传感器。该传感器由石墨烯覆盖层、金（Au）薄膜和碳化硅（SiC）波导层构成，并制备于二氧化硅/硅（SiO2/Si）基底上。由于 SiC 具有较大带隙，传感器可在可见光和近红外波段工作，从而降低水基传感介质中的光吸收并提高灵敏度。研究通过比较传感介质折射率（RI）变化引起的共振...
基于生物相容材料开发表面增强拉曼散射（SERS）传感器，在可穿戴与体内监测目标分析物方面具有广阔应用潜力。本文报道了一种由高孔隙率丝素蛋白基底与金纳米裂纹组成的高灵敏SERS传感器。多孔丝素蛋白表面具有粗糙形貌，蒸镀金纳米结构后，在纳米裂纹区域形成强局域电磁场增强，从而显著提升拉曼信号。作者以4-氨基苯硫酚（4-ABT）为拉曼探针分...
冠状病毒病（COVID-19）是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发的全球公共卫生危机。实时逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）是诊断COVID-19的金标准，虽然准确性高，但需要高度训练人员且周转时间长。快速廉价的免疫诊断（抗原或抗体）检测已可用，但这些即时检测（POC）测试准确性不及RT-PCR。生物传感器是...