基于水凝胶的生物传感器有望用于实时连续追踪生物标志物，但水化水凝胶机械性能不足，难以穿皮获取组织间液（ISF）。作者开发了一种微针阵列生物传感器（MAB）贴片，将荧光DNA适配体开关与3D打印支架内的水化水凝胶网格耦合，实现连续、可逆传感。该支架为穿皮提供必要机械支撑，同时保持适配体-水凝胶在ISF中的传感功能。作者通过调节适配体开...
针对代谢通路复杂及疾病相关因素，下一代健康管理需要可穿戴、微创且可定制的方法，以连续监测多种生理相关生物标志物。现有数据驱动分析策略难以在真实生活场景中提供定量和预测性健康评估。本文报道了一种电子多路复用微针生物传感器贴片（eMPatch），可实时、微创地监测组织间液（ISF）中的关键代谢标志物，包括葡萄糖、尿酸、胆固醇、钠、钾和p...
乳酸是细胞呼吸的关键代谢物，其水平升高通常提示组织缺氧或代谢紊乱。在运动、休克、严重创伤和组织损伤等场景中，实时检测乳酸水平尤为重要。传统乳酸检测方法难以满足当前复杂多变的检测环境，因此亟需高灵敏度生物传感器。本文综述了电化学乳酸生物传感器的概念、组成及最新进展，分别比较了酶法与非酶法乳酸传感器、用于电极表面修饰的相关材料以及常用检...
通过采血收集生物分析物是一种疼痛过程，易引发针头恐惧和针刺伤。微针可被设计为穿透表皮屏障，从组织间液（ISF）中采集分析物，从而成为皮下注射针的安全、无痛且有效替代方案。尽管已有大量综述讨论各类微针及其在药物递送中的应用，但聚合物微针在诊断领域的应用仍缺乏系统梳理。本综述聚焦该领域当前研究进展，系统介绍聚合物微针的类型、制备工艺、安...
在线监测预后生物标志物对疾病诊断和个体健康评估至关重要，尤其适用于慢性与感染性疾病。现有诊断方法耗时、费力且多为离线检测。可穿戴设备能够从体液中连续测量多种生物标志物，具有便捷、快速、微创等优势，但长期稳定供电仍是关键挑战。本文制备了一种自由站立、可穿戴、多功能微针基扩展栅场效应晶体管（MMNs-EGFET）生物传感器，用于组织间液...
本文提出一种利用硅纳米线作为高灵敏度 pH 传感器 的新方法。该方法基于固定硅纳米线离子敏感场效应晶体管（ISFET）的漏极电流偏置，并将由此产生的漏极电压作为传感信号进行监测。通过精细调节注入电流水平，可根据不同传感需求优化工作条件。该方法非常适合对人体生物流体中生物标志物进行实时、连续测量。为验证该方法，作者采用真实人血清样本模...
微针乳酸传感器可微创、无痛地连续监测组织间液中的乳酸浓度。传统一、二代酶传感器依赖电活性产物在电极表面发生氧化还原，而直接电子转移（DET）酶可在催化反应中直接向电极传递电子。本研究将乳酸特异性 DET 酶 lactazyme 与碳墨共固定于聚碳酸酯微针的金工作电极表面，并覆盖醋酸纤维素扩散限制层，使器件在 0.2 V 低电位下工作...
连续血糖监测系统（CGMS）因优于传统指尖血糖监测而日益普及，但现有商用CGMS通常仅能使用数天至数月。本文提出一种耐用、高灵敏且微创的植入式电磁生物传感器，用于连续血糖监测，可追踪血糖水平（BGL）的微小变化。该传感器利用强振荡近场检测组织间液（ISF）和血液因血糖变化引起的介电常数微小变化，并采用生物相容性封装材料覆盖传感器，以...
微针在生物医学尤其是生物传感中具有微创、便捷检测的独特优势。本综述介绍用于微创分析的微针基电化学传感器概念，并结合皮肤结构为设计成功微针提供依据。文章讨论开发微针生物传感器的要求，包括金属、纳米材料和导电聚合物等材料的电学与电化学行为，这些是灵敏生物传感器的关键因素。进一步强调将生物识别元件固定到电极材料上的策略，并详述需要先进制备...
连续血糖监测系统（CGMS）在糖尿病管理中日益重要。现有商用CGMS主要有两种工作原理：针式系统（如酶促Freestyle Libre）寿命数周，植入式系统（如荧光Senseonics）寿命数月。作为替代，本文提出一种可皮下植入的电磁传感器，能够追踪因血糖水平（BGL）变化引起的介电常数微小变化。在受控环境中，通过猪和比格的静脉葡萄...
近年来，基于微针（MN）的糖尿病诊疗装置在微创可穿戴生物传感器和连续血糖监测方面取得显著进展。在这类新兴的皮肤佩戴式微针传感器中，组织间液（ISF）可作为富含生物标志物的来源，用于糖尿病诊断。早期微针装置主要关注ISF的提取，而近期研究趋势已转向开发与光学或电化学（EC）仪器耦合的体内葡萄糖传感器。本文概述了微针葡萄糖传感器的基本传...
甘氨酸（GLY）与多种生理功能相关，在医学诊断中日益重要。目前 GLY 主要依赖临床实验室集中仪器分析，缺乏可在患者端实时获取数据的即时检测工具。本文报道一种基于微针（MN）的可穿戴生物传感器，用于皮内组织间液（ISF）中 GLY 的检测。微针尖端通过多层修饰实现间接检测：GLY 在甘氨酸氧化酶（GLY-Ox）催化下生成过氧化氢（H...
微针（MNs）是一种用户友好且微创的注射与采样技术，相比传统针头疼痛更轻、组织损伤更小。由于能够采集体液，微针阵列（MNAs）成为开发生物传感装置的理想候选平台，可用于检测样本中的目标分子或生物标志物。本文讨论面向即时检测（POC）生物传感应用的微针阵列 3D 打印技术，综述了立体光刻（SLA）、数字光处理（DLP）、双光子聚合（T...
本研究报道了一种集成可生物降解多孔微针与纸基免疫层析的贴片式生物传感器（PMNIA），用于快速、微创检测皮肤组织间液（ISF）中的抗SARS-CoV-2 IgM和IgG抗体。聚乳酸（PLA）多孔微针通过单乳液法制备微球并热处理形成互连微孔，利用毛细作用穿刺皮肤并提取ISF；提取液经疏水膜和样品垫垂直输送至结合垫，释放SARS-CoV...
本研究开发一种基于经皮微针阵列的连续血糖监测系统（CGMS），由微针阵列血糖传感器、信号调理电路模块和无线传输模块组成，并集成于可穿戴设备中。使用时，设备贴附于人体，微针阵列插入皮下组织，连续检测组织间液葡萄糖，测量信号经蓝牙无线传输至手机或电脑进行分析，以替代传统采血和试纸检测。该微针传感器采用 1 mm 长、3 mm × 3 m...
钠是评估健康状况的重要预后生物标志物，钠失衡包括低钠血症和高钠血症，是住院及重症监护患者死亡和发病的重要预测因子。目前钠检测依赖采血或离线分析，设备笨重、耗时且无法连续监测。本文报道一种可拉伸、贴合皮肤、响应快速的微针扩展栅场效应晶体管（MN-EGFET）生物传感器，用于组织间液中钠的实时、微创检测。该传感器由可更换微针传感部分和可...
检测与身体状况相关的生物标志物可提供深入的健康信息并有利于疾病管理，其关键挑战在于开发能够直接检测体液中多种生物标志物的微创平台。皮肤纹身生物传感器因具有微创、操作简便和免设备读数等特点，有望同时检测皮肤组织间液中的多种健康相关标志物。本文报道了一种由四区分段微针贴片制备的比色皮肤纹身生物传感器，用于多重检测健康相关生物标志物。该传...
慢性疾病（CDs）是长期症状的非传染性疾病，约占全球死亡人数的70%。准确检测相关生物标志物对诊断和预后至关重要。现有检测多依赖质谱、色谱、ELISA和PCR等集中式平台，存在操作复杂、耗时、成本高等局限，难以满足即时检测（PoC）需求。微针（MN）技术由微米级针阵列组成，可无创或微创穿刺皮肤，采集组织间液（ISF）或血液，并实现连...
近期新冠疫情、埃博拉等传染病暴发凸显快速准确诊断对启动治疗和阻断传播的重要性。成功诊断策略依赖高效生物采样和及时分析，但现有方法多具侵入性，且依赖专业设备、设施与人员，集中检测可及性差，可能增加传播风险。可自我操作的即时诊断（PoC）微针装置有望解决上述问题。微针阵列能以微创方式从皮肤中检测生物标志物，实现近实时诊断。目前专门用于传...
电解质在心血管功能、水合状态和肌肉激活等生理过程中起关键作用。当前临床电解质监测主要依赖周期性采血和实验室检测，存在不适、耗时且无法实时监测等局限。皮肤组织间液（ISF）中电解质浓度范围较广，并与血浆水平相关，为微创连续监测提供了可能，但直接检测皮肤 ISF 中的电解质仍具挑战。本研究报道了一种微创微针基电位传感系统，用于多路连续监...