本文是《生物传感器：食品、环境与农业传感技术》研究专题的编辑评论。生物传感器由核酸、抗体、酶、细胞或微生物等生物元件与光学、电学或机械等物理化学检测器组成，近年来在食品、环境和农业领域快速发展。过去五年，Web of Science 中以“biosensor”为关键词的论文每年超过 5000 篇，多种生物传感器被设计用于高效、多路复...
生物传感器在多种应用中展现出灵活性，但其系统优化仍是限制其作为可靠即时检测工具广泛采用的主要障碍。实验设计（DoE）是一种强大的化学计量学工具，可通过有效引导超灵敏生物传感器的开发与优化提供解决方案。本视角综述概述了实验设计在光学与电学超灵敏生物传感器部署中的近期应用。文章考察了全因子设计、中心复合设计和混合设计等实验设计方法，将其...
河豚毒素（TTX）广泛存在于河豚、贝类、虾蟹、螺类等海洋生物中，是一种强效神经毒素，可导致严重食物中毒甚至死亡。由于其热稳定性强且缺乏特效解毒剂，开发简单、快速、高效的 TTX 检测方法对保障食品安全和公共卫生具有重要意义。本文系统综述了 TTX 的结构与理化性质、来源与富集机制、毒性作用机制、中毒案例及相关法规标准，并重点回顾近五...
糖链在细胞间识别与信号转导中起重要作用，但由于糖链/凝集素识别的混杂性，即多种蛋白可结合同一天然糖链，其在生物传感器中的应用有限。本研究利用位点特异性氟化引入蛋白–糖链选择性，并将其与电化学检测结合，构建新型生物传感器平台。将 3F-lacto-N-biose 糖氟仿（GFF）安装到聚合物连接臂上，再固定于金丝网印刷电极表面，形成抗...
尿路感染（UTI）是全球常见的细菌感染，因发病率高、易复发和抗生素耐药而带来重大挑战。本文系统回顾近十年来UTI诊断技术的进展，重点介绍生物传感器技术的发展。微流控、光学、电化学、免疫传感器及纳米技术传感器等新型生物传感器可提高诊断准确性并降低医疗成本。尽管已有进展，但技术局限、跨人群验证不足以及经济障碍仍制约其广泛推广。文章还讨论...
妇科恶性肿瘤是全球女性重大健康问题，早期发现和有效治疗对提高患者生存率至关重要。传统治疗在晚期常效果有限且副作用明显，亟需新的诊疗手段。纳米技术为生物医学提供了新途径，利用纳米粒子独特的物理化学特性，可构建用于肿瘤早期识别和治疗的生物传感器。近年来，纳米粒子在妇科恶性肿瘤领域快速发展，在精准诊断、疾病持续监测、创新成像与分析方法、多...
本文开发了一种基于表面等离子共振成像（SPRi）的生物传感器分析方法，用于在生物流体中同时测定促血管生成因子HIF-1α、血管生成素-2（ANG-2）和白介素-1β（IL-1β）。这些蛋白参与血管生成，是肿瘤发生与转移的关键环节。研究对每种蛋白分别进行了方法学验证，表明该方法也可用于单一蛋白检测。所得检出限（LOD）和定量限（LOQ...
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...
本研究旨在开发一种基因编码生物传感器，用于定量检测Nedd8。Nedd8是一种通过与其他蛋白共价结合调控细胞信号的后翻译修饰蛋白，游离Nedd8与结合态Nedd8平衡失调与多种疾病相关，但目前缺乏直接定量游离Nedd8的方法。作者提出模块化设计策略：以特异性结合靶蛋白的结合域为核心，在结合位点两侧分别连接两个报告域，使靶标结合与报告...
与活系统相互作用通常涉及识别细胞脂质膜，因此纳米机器人作用细胞的第一步是检测其与脂质膜的结合。作者利用DNA折纸（DNA origami）构建了一种以单分子荧光共振能量转移（smFRET）为换能机制的生物传感器，用于精确检测脂质囊泡并实现货物递送。该系统核心是从DNA折纸突出的一条疏水性ATTO647N修饰单链DNA（ssDNA）探...
环境污染仍是重大社会问题，人类活动导致污染物在空气、水和土壤中累积，对生态系统和人体健康造成严重影响。传统分析技术设备昂贵、体积大、操作复杂，难以在资源有限地区开展现场监测。随着生物传感器与微流控技术发展，环境监测在分析时间、成本、便携性和易用性方面显著提升。本综述系统介绍便携式环境监测设备的基础原理，重点讨论酶基、免疫分析和分子识...
为支持重组腺相关病毒（rAAV）生产系统的发展，需要更快、更准确的分析方法。生物层干涉（BLI）技术通过将 AAVX 配体固定到生物传感器探针上（AAVX-BLI），已用于高通量 AAV 衣壳滴度检测。本研究使用 Octet AAVX 生物传感器，在 rAAV2、rAAV5、rAAV8 和 rAAV9 四种血清型中评估该方法，并将其...
碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）有望成为下一代微型化生物传感器，但如何准确建模蛋白质独特静电表面与 CNT-FET 的相互作用并调制电导仍是瓶颈。本文结合增强采样分子动力学与非天然氨基酸化学，对单壁碳纳米管（SWCNT）表面感知的蛋白质静电势进行建模。研究以 β-内酰胺酶结合蛋白 2（BLIP2）为识别元件，用于结合降解抗生素...
本综述系统梳理生物传感器技术前沿及其在疾病生物标志物检测和药物治疗监测中的关键作用。文章深入分析酶传感器、免疫传感器、DNA传感器等多种类型与应用，阐明其识别机制、信号转换方式及具体医疗场景。综述重点介绍纳米技术集成、可穿戴设备开发、微型化与便携化等最新进展，展示其在提升早期诊断、个性化治疗和实时监测方面的变革潜力。同时，文章讨论灵...
本文开发了一种新型、低成本（约10美元）、便携式深度学习辅助智能手机电化学发光（ECL）传感平台，用于乳酸的选择性检测。采用丝网印刷和蜡印法在纸质基底上快速制备微型单对电极 ECL 器件，自制 3D 打印便携黑盒作为反应腔。该平台与智能手机及升降压转换器集成，无需昂贵 CCD 相机、光电倍增管和笨重电源，适合即时检测。深度学习模型利...
免疫学与纳米技术的交叉为生物医学研究和临床应用带来了重要进展。免疫学旨在理解免疫系统对抗病原体的防御机制；纳米技术则展现出调控免疫反应的潜力，因为纳米材料的性质可针对特定应用进行设计。研究表明，纳米材料可用于诊断、治疗和疫苗开发。在诊断方面，纳米材料可用于生物传感器开发，即使在极低浓度下也能准确检测生物标志物。在治疗方面，纳米材料可...
本文提出一种基于可调微机电系统（MEMS）超材料结构的无标记生物传感器。该结构由一维超材料光栅组成，包含可动与固定纳米指；光学检测中的可动单元是MEMS结构的一部分，由表面应力效应驱动。当修饰悬臂梁表面发生生物结合时，悬空光学纳米带发生位移并改变光栅图案，使斜入射光下超材料的光学响应显著变化，共振波长谱发生偏移。模拟结果显示，该传感...
快速识别野火后受损树木的存活状态对灾后森林管理、生物多样性恢复和生态系统功能研究具有重要意义。树木活力可通过形成层活性、淀粉和可溶性糖含量等生理指标评估，而乙醇在形成层细胞和韧皮部中的积累常被视为细胞死亡的预警信号。然而，这些指标的传统测定依赖耗时的实验室流程，难以在野外现场快速应用。生物传感器有望显著推动该领域发展。本综述旨在构建...
生物标志物（如DNA、RNA和蛋白质）的检测在医学诊断中具有重要作用。基于CRISPR的生物传感器利用CRISPR/Cas系统对目标进行生物识别，并采用生物传感器策略读出生物信号，无需专业操作。因此，基于CRISPR的生物传感器在具有高灵敏度和特异性地检测生物标志物方面展现出巨大潜力。然而，其信号读出仍依赖专用检测器，限制了其在医学...
植物病毒感染的准确及时诊断对病害防控和农业生产力至关重要。本文综述植物病毒诊断技术的最新进展与挑战，涵盖传统方法、生物传感器技术和先进序列学方法。酶联免疫吸附试验（ELISA）和基于 DNA 扩增的分子检测因可靠、准确仍被广泛使用；实时荧光定量 PCR（qPCR）、环介导等温扩增（LAMP）和重组酶聚合酶扩增（RPA）可提高灵敏度并...