Strategies for Surface Design in Surface Plasmon Resonance (SPR) Sensing.
表面等离子共振(SPR)是一类表面敏感技术,可通过亲和配对实现多种分析物的痕量与超痕量检测。尽管SPR具有无标记、高灵敏和实时监测等优势,但仍存在稳定性差、非特异性吸附以及生物分子活性丧失等问题。本综述讨论了传感器表面修饰、配体固定技术以及用于信号放大的新型二维纳米材料、金纳米结构和磁性纳米颗粒的研究进展,并给出各设计策略的优缺点及...
表面等离子共振(SPR)是一类表面敏感技术,可通过亲和配对实现多种分析物的痕量与超痕量检测。尽管SPR具有无标记、高灵敏和实时监测等优势,但仍存在稳定性差、非特异性吸附以及生物分子活性丧失等问题。本综述讨论了传感器表面修饰、配体固定技术以及用于信号放大的新型二维纳米材料、金纳米结构和磁性纳米颗粒的研究进展,并给出各设计策略的优缺点及...
食源性病原微生物是重大公共卫生问题,并对全球经济造成显著影响。从收获到消费阶段,食品常受病毒、寄生虫和细菌污染,导致出血性结肠炎、溶血性尿毒症综合征(HUS)、伤寒、急性胃肠炎、腹泻和血栓性血小板减少性紫癜(TTP)等食源性疾病。因此,早期检测食源性病原微生物对保障食品安全和预防食源性疾病至关重要。食源性病原的鉴定涉及传统方法(如培...
随着人工智能与物联网(IoT)快速发展,下一代生物传感系统正朝着智能化、微型化和无线便携化方向演进。传统刚性、笨重的电池电源难以满足微型化、可拉伸和长期佩戴需求,因此自供能技术成为可穿戴生物传感系统的关键发展方向。本文系统综述了基于纳米材料的可拉伸自供能策略在可穿戴生物传感器和集成传感系统中的最新研究进展,重点讨论压电纳米发电机、摩...
近年来,多种病毒及病原体不断出现并引发全球大流行,现有生物传感器虽已用于病毒检测,但灵敏度有限,亟需更高效诊断工具。纳米技术因纳米材料具有高比表面积和量子尺寸效应,被广泛用于提升病毒生物传感器的设计、开发与性能。本文综述纳米技术对病毒检测中常规及人工智能(AI)生物传感策略的影响,重点讨论纳米材料、纳米生物传感器类型、医疗物联网(I...
本文是一篇癌症多组学方法应用的编辑评论,聚焦肿瘤预后、转移及生物传感器诊断生物标志物。作者指出,深入理解癌症进展分子机制并发现早期生物标志物,是应对肿瘤进展、治疗抵抗和复发的关键。癌症检测已从单一标志物转向多层组学数据集,因为肿瘤具有异质性和动态变化特征。分子改变不仅涉及基因组突变,还包括表观基因组、转录组、蛋白质组、代谢组和微生物...
霉菌毒素是真菌在谷物和食品种植、储存过程中产生的天然有毒次级代谢产物。电化学生物传感因其快速、高效、经济,已成为不同样品基质中霉菌毒素检测与定量分析的重要方法。电化学生物传感器主要由识别受体和信号换能器两部分组成。天然或人工抗体、适配体、分子印迹聚合物(MIP)、肽和DNAzyme已被广泛用作霉菌毒素电化学生物传感的选择性识别受体。...
近几十年来,即时检测(POC)传感器在多种靶标检测、疾病早期诊断与治疗中日益重要。多种纳米材料被用作智能生物传感器的构建模块,磁铁矿纳米颗粒(MNPs)是其中重要一类。MNPs具有大比表面积、化学稳定性好、易于功能化、高饱和磁化强度等本征性质,因而具有用于生物传感器的巨大潜力。此外,MNPs对外加磁场响应的独特特性使其可在流体介质中...
比色传感器因成本低、灵敏度高、特异性好且结果可肉眼观察,已被广泛用于多种分析物检测。近年来,先进纳米材料的出现显著推动了比色传感器的发展。本综述系统总结了2015—2022年比色传感器在设计、制备和应用方面的进展。首先简述比色传感器的分类与传感机制,随后讨论基于石墨烯及其衍生物、金属和金属氧化物纳米颗粒、DNA纳米材料、量子点及其他...
糖尿病与短期和长期健康问题密切相关,因此早期检测至关重要。研究机构与医疗机构越来越多地采用成本效益高的生物传感器监测人体生物过程并提供精准诊断。生物传感器有助于糖尿病准确诊断与监测,从而支持高效治疗和管理。近年来,纳米技术在快速发展的生物传感领域受到关注,推动了新型传感器和传感过程的进步,并提高了现有生物传感器的性能与灵敏度。纳米技...
皮质醇是由肾上腺皮质分泌的类固醇激素,参与调节能量代谢、应激反应和免疫应答。其循环水平受下丘脑—垂体—肾上腺轴(HPA轴)负反馈调控,并呈昼夜节律。HPA轴紊乱与精神、心血管、代谢疾病及多种炎症过程相关,可导致皮质醇分泌异常。目前实验室皮质醇检测已较成熟,主要依赖酶联免疫吸附试验(ELISA)和质谱,但需台式仪器、专业人员及离散采样...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)引起的高度传染性病毒病COVID-19已演变为全球大流行。近年来,即时检测(POC)生物传感器结合先进生物识别元件与信号转换系统,为快速、可靠检测SARS-CoV-2相关生物标志物提供了新型诊断工具。本综述系统总结并讨论了用于探测SARS-CoV-2分子结构(病毒基因组、S蛋白、M...
植物酚类化合物具有多种生物活性,其准确测定在生命科学与工业中需求迫切。由于已鉴定的植物酚类约9000种,逐一测定单个化合物十分困难;测定总酚含量(TPC)更简便,常用于复杂多组分样品的常规质量评价。基于酚氧化酶(PO)的生物传感器被提出作为检测酚类化合物的替代分析装置,但其在食品和植物基质中的有效性尚未被详细讨论。本综述描述漆酶和酪...
能够自行检测 HIV 对预防传播至关重要,尤其与暴露前预防(PrEP)等 HIV 生物医学预防手段联合使用时。本文综述了 HIV 自检测与自我采样方法的最新进展,以及源自 SARS-CoV-2 即时检测(POC)研发的新材料和新方法可能带来的未来影响。文章指出,现有 HIV 自检测技术在灵敏度、样本到结果时间、操作简便性和成本方面仍...
为控制病原体和肿瘤,抗菌药和抗肿瘤药被广泛使用,但微生物和肿瘤细胞通过基因突变、耐药基因获得、药物外排泵上调、细胞膜改变及生物膜形成等机制产生多重耐药(MDR)。目前临床常用培养、药敏试验、活检、PCR、测序和影像学方法判断耐药状态,但耗时长、成本高、难以即时化和大规模筛查。本文综述了 MDR 的生物学基础,以及用于检测耐药微生物和...
单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes, L.M.)是一种广泛分布于环境中的革兰氏阳性杆菌,可污染水源和食品并传播给人类。由其引起的李斯特菌病在孕妇、免疫缺陷患者和老年人中常见,住院率和病死率较高,因此需要快速、及时地检测食品污染和李斯特菌病病例。近几十年来,生物传感器已被用于多种细菌的检测与监测,具有高...
儿茶酚胺包括多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素,是中枢神经系统中最重要的神经递质亚群之一,参与高级精神功能并在癫痫、帕金森病和阿尔茨海默病等神经疾病中发挥关键作用。因此,生物样品中儿茶酚胺的分析在临床和药物研究中具有重要价值。光学与电化学生物传感器因可实现实时监测,在过去十年快速发展。本综述系统总结儿茶酚胺生物传感器的最新进展与主要挑战...
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...
尽管儿童癌症治疗已取得巨大进展,它仍是全球儿童死亡的主要原因之一。由于癌症症状与其他疾病重叠,难以足够早地预测肿瘤,导致儿童癌症比成人更具侵袭性且进展更快,因此迫切需要早期、准确的检测方法。癌症生物标志物的识别与检测可作为癌症早期筛查、预防和治疗中的无创工具。生物传感器已成为快速、灵敏且低成本检测与监测生物标志物的潜在技术。本综述概...
光电化学生物传感器是基于纳米材料光电化学性质的新型生物传感方法。纳米材料在光学、电学和力学方面的独特性质使其在光电化学传感中受到关注,可发展新的传感机制并提高现有传感器的灵敏度与选择性,也支持体内快速简单检测和单生物分子检测。过去数十年,高灵敏高选择光电化学生物传感器已应用于医疗、环境和食品领域。本专题“纳米技术促进的光(电化)学生...
病毒在全球范围内传播,可引发急性疾病甚至死亡,早期快速检测对控制呼吸道病毒和黄病毒疫情至关重要。传统方法如逆转录PCR(RT-PCR)虽灵敏,但耗时长、依赖实验室、成本高,且难以满足现场即时诊断需求。电化学生物传感器因成本低、易微型化、操作简便、可集成便携式读出,成为临床即时检测的重要平台。本文综述近10年用于呼吸道病毒(如H9N2...