石墨烯是单层石墨原子层，其分离标志着材料科学的重要转折。石墨烯基纳米材料相比许多其他纳米材料具有更优的生物相容性，并因高电导率、高本征载流子迁移率、光学透明性、大比表面积和优异机械柔性而受到关注，可应用于太阳能电池、触摸屏及稳健材料。目前，光谱和色谱等传统方法已用于检测生物分子、药物和重金属，但电化学方法因便携、选择性好和灵敏度高，...
本文系统综述了石墨烯在增强表面等离子共振（SPR）生物传感器性能中的变革性作用。石墨烯具有高比表面积、优异导电性和可功能化特性，有望提高 SPR 传感器的灵敏度、特异性和稳定性。作者基于 PRISMA 与 PICOS 框架，系统检索并分析 2010—2023 年相关研究，围绕灵敏度、特异性和稳定性等关键指标进行归纳。结果表明，引入石...
本文从理论上分析通过1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯（PASE）连接基固定在石墨烯上的蛋白质分子可能呈现的多种构象。密度泛函理论计算表明，PASE在石墨烯上存在两种双稳态构象，二者之间的活化势垒来源于芘基团上的氢原子与烷基链上的氢原子之间的空间位阻效应。即使蛋白质通过脱水缩合连接到PASE形成PBA连接分子，只要由烷基链和芘基团构成的连接基局...
低成本、快速且易用的生物传感器对多种癌症生物标志物的检测至关重要，有助于早期转移控制与高效诊断。由于癌症生物标志物分子复杂性高，生物传感器测量的重复性与再现性尤为关键。电化学生物传感器因成本低、操作简便且分析性能优良，成为癌症诊断的有吸引力替代方案。近年来，石墨烯衍生纳米结构被广泛用于电化学生物传感器制备，其高电导率、强吸附能力、低...
癌症早期诊断的关键在于在肿瘤发展初期识别恶性病变，从而降低死亡率并提高生存率。癌症生物标志物在判断癌细胞分期、监测肿瘤生长和评估治疗效果中发挥重要作用。传统癌症检测方法常涉及耗时的核酸扩增、靶标检测和复杂处理流程，难以满足快速筛查需求。生物传感器正成为癌症检测的有前景诊断工具，其中碳纳米管（CNT）和石墨烯基晶体管生物传感器凭借独特...
近年来，随着神经科学与生物医学检测需求提升，高灵敏、高选择性神经递质生物传感器受到广泛关注。实时监测神经递质对神经系统和心血管疾病的早期预防、诊断与疗效评估具有重要意义。本文综述了适配体生物传感器技术的最新进展，重点总结用于提升传感器性能与选择性的多种生物材料，包括金基、金/金属混合、石墨烯基、石墨烯/金混合以及聚合物/金属混合体系...
得益于功能纳米材料和纳米结构精细工程的最新进展，面向现场应用的生物传感器开发出现新可能。二维（2D）纳米材料因超薄结构而具有优异的物理、化学、高度各向异性、化学活性和力学性能。2D纳米材料高比表面积、层状拓扑和孔隙率的多样性，使其可通过表面特性工程实现靶向识别。通过整合多种纳米结构的独特特征并将其用作生物分子组装支架，可开发具有更高...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）于2020年被宣布为全球大流行。随着病毒在全球迅速传播并不断出现新变异株，迫切需要开发用于其快速检测的诊断试剂盒。逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测因具有已验证的准确性和可靠性，被宣布为疾病检测的金标准。然而，尽管其可靠，PCR运行所需的专业设施、试剂和较长时间限制了其在快速检...
登革热病毒（DENV）由埃及伊蚊传播，每年在赤道及热带地区引发大规模疫情。现有血清学和分子检测方法成本高、耗时长、依赖专业人员，难以满足即时检测需求。石墨烯及其衍生物（氧化石墨烯GO、还原氧化石墨烯rGO）具有高电导率、高热导率、大比表面积、柔性和生物相容性，可作为生物传感器平台；与纳米材料复合可增强信号、提高灵敏度与选择性。本文系...
物理、化学、电子、纳米、生物与分子生物学技术进步推动了多种电化学生物传感器的发展，广泛应用于医疗、食品和环境监测。传统生物传感器采用酶、抗体、核酸等生物识别元件，并结合光学、热、电化学、电和磁等换能方式，但仍面临干扰、灵敏度低、特异性与选择性不足及处理时间长等挑战。为开发快速、高灵敏、高准确和高特异性传感器，研究者引入纳米颗粒和纳米...
纳米技术的持续发展为器件制造，尤其是面向生物医学应用的生物传感器设计注入了新活力。纳米材料具有适宜的生物相容性、良好的电学与热学导电性、较大的比表面积以及催化活性等突出特性，因此自出现以来一直被视为开发高性能生物传感器的优良固定化候选材料。基于上述原因，本综述重点讨论纳米材料作为生物传感器固定化层的高效应用，涵盖碳纳米材料（石墨烯及...
2019年在中国武汉首次发现并随后全球传播的2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起。疾病严重性要求迅速行动以遏制病毒传播。预防感染的关键措施包括早期检测、使用防护装备、使用抗病毒药物以及最终通过疫苗接种使患者免疫。碳纳米材料家族包括石墨烯、富勒烯、碳纳米管（CNT）和碳点（C...
近十年来，碳纳米材料在生物成像、药物递送、人工组织工程和生物传感器等领域产生了显著影响，这得益于其对从化学分子到生物分子广泛体系的良好相容性、低毒性和可调控性质。对于生物传感器技术而言，不同维度碳基材料的特征会显著影响其性能与应用可行性。比表面积、多孔网络、杂化状态、功能化、合成路线、不同维度的组合、纯度水平以及碳纳米材料与生物分子...
乳腺癌是女性中最常见的癌症，也是全球第二大致癌病因。早期发现乳腺癌可使其更易治疗，并防止其扩散至乳腺以外。近年来，研究者发展了多种乳腺癌生物传感器策略，包括光学、电学、电化学和机械生物传感器。其中，电化学生物传感器因灵敏度高、检测时间短，适合用于乳腺癌生物标志物的识别。此外，引入纳米材料可进一步提高电化学生物传感器的灵敏度。石墨烯具...
生物传感器是现代工程工具，已广泛应用于工业过程控制、军事、环境监测、医疗保健、微生物学和食品安全等领域，尤其可用于环境污染监测、有毒元素检测、有机质中病毒或细菌等生物危害物筛查以及临床诊断中的生物分子检测。其在慢性病管理、感染病早期筛查等深度医学应用中具有广阔前景。生物传感器因使用简便、可扩展性强、制造简单而具备高推广潜力，已成为现...
近年来，可穿戴传感器和侵入式器件因实时人体健康监测和无创人机交互需求而受到广泛关注。石墨烯凭借其优异的导热、导电、机械柔性和大比表面等特性，推动了传感器研究快速发展，可用于检测体温、血氧、血压、葡萄糖及汗液中的多种分析物。本文系统综述了石墨烯及其衍生物的结构、合成路线、缺陷、力学、电学、热学性质与生物相容性，并介绍生物传感器基本特征...
石墨烯及其衍生物因优异的光学、电学和物理性质在生物传感中具有重要潜力，尤其具有宽谱可调吸收、荧光猝灭/爆发和强偏振相关效应，可实现生物分子的非破坏性检测。本文综述了石墨烯、氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）和石墨烯量子点（GQDs）的制备方法与表面功能化策略，并总结基于石墨烯及其衍生物的光学生物传感器研究进展。文章归纳了表...
慢性与急性疾病给人类带来巨大经济负担，亟需低成本、早期诊断与持续监测手段。可穿戴生物传感器利用多种材料实现非侵入、无线、连续的人体健康监测。石墨烯作为二维纳米材料，因优异的电学、力学、热学、光学和结构性质，以及高度柔性、可折叠和生物相容性，成为开发可穿戴生物传感器的重要材料。本文综述了石墨烯及其衍生物的合成与图案化方法，介绍了生物传...
癌症是全球致死率最高的疾病之一，早期诊断平台亟需发展。癌症诊断可通过识别细胞功能异常、关键蛋白、基因突变和结构变化等实现，其中DNA、RNA、mRNA、适配体、代谢物、酶和蛋白等生物标志物的识别是关键挑战。纳米结构生物传感器技术为此提供了高灵敏、高选择、稳定且检测范围宽的解决方案。本文系统综述了石墨烯及其衍生物（氧化石墨烯GO、还原...
慢性炎症性疾病如癌症、糖尿病、中风、缺血性心脏病、神经退行性疾病和 COVID-19 近年来在全球造成大量死亡。准确检测慢性炎症疾病生物标志物可显著改善患者诊断、治疗和临床护理。石墨烯衍生物材料（GDMs），包括原始石墨烯（G）、氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO），在生物传感和新型生物传感器器件开发中表现出巨大优势。GDM...