可穿戴技术显著进步，可实时监测运动员生理参数并优化训练与恢复策略。近期发展聚焦于能够监测生化参数而不仅是生理参数的生物传感器设备。这些设备采用汗液分析等非侵入方法，揭示葡萄糖、乳酸、电解质、pH 和皮质醇等关键生物标志物。这些标志物为运动员能量利用、水合状态、肌肉功能和压力水平提供重要信息。当前技术采用电化学和比色法进行汗液分析，电...
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...
自供电生物传感器是一类无需外部电源即可检测和分析生物或化学物质的创新器件，它们可将周围环境或分析物本身的能量转化为电信号，用于传感与数据传输。其自供电特性带来便携、自主运行和减少一次性电池废弃物等优势，可应用于医疗健康、环境监测、食品安全和可穿戴设备等领域。尽管前景广阔，该领域仍面临能量效率、灵敏度和稳定性等挑战。本综述聚焦自供电生...
生物传感器是将生化反应转化为电信号的精密器件。当前研究重点在于提高灵敏度与选择性，但生物分子结合亲和力的信号转换与放大仍是关键挑战。克服灵敏度、检出限、响应时间、重现性和稳定性等问题对构建高效生物传感器至关重要。生物传感器制备的核心在于形成有效的分析物-电极界面，该界面显著影响整体性能。聚合物和大分子体系因独特性质和多功能应用而受到...
探索组合材料并合理设计器件构型，是开发多功能电化学器件的关键策略。MXene 具有亲水表面、良好力学与电学性能，是电纺电化学器件中理想的添加剂。MXene 二维层与纳米纤维网络的协同作用可提升执行器响应能力、电池容量保持、燃料电池稳定性、传感器灵敏度以及超级电容器面电容；其优异力学性能可通过嵌入 MXene 赋予电纺层。本综述简要评...
小汗液因其非侵入、可周期性获取且与血浆相关性有限，是生理与代谢生物标志物可穿戴生物传感器设计的理想替代诊断体液。本文旨在建立小汗液的 in silico 分子模型，以辅助葡萄糖、皮质醇等候选分析物的传感器开发。研究首先验证分子动力学中常用水模型，采用 TIP3P 与 SPC/E 两种三站点刚性水模型，并结合 CHARMM36m 力场...
酶基安培生物传感器是远程医疗和原位分析的重要工具。自Clark和Lyons于20世纪60年代首次报道酶膜电极以来，该领域已有约60年历史。本文作为综述，回顾酶基安培生物传感器在电子传递、电极修饰、器件制备与实际应用方面的技术进步，重点讨论三类酶家族：D-葡萄糖氧化酶、D-果糖氧化酶和L-乳酸氧化酶。文章总结了过去五个十年的发展以及2...
分析化学的核心目标是在最短时间内获得高质量信息，以解决实际问题。电化学生物传感器凭借精度高、灵敏度高、选择性好的分析特性，以及结构简单、成本低、响应快等生产优势，成为传统方法的有力替代。葡萄糖是生物传感器市场最重要的分析物，因为糖尿病患者数量庞大，长期血糖监测需求显著。电化学技术与酶法选择性相结合，使酶促电化学生物传感器成为葡萄糖检...
透皮生物传感器能够以实时、连续、无创方式检测并监测目标分子，有望以低成本改善健康结局。许多透皮生物传感器包含微针及其他微型化组件，但临床上仍缺乏更准确、快速、可靠的微针透皮生物传感器，以实现对疾病实时监测的分子水平洞察。石墨烯作为具有独特材料特性的二维材料，能够定量分析物与生理状态，有助于检测与人类疾病相关的关键生物标志物。开发用户...
为检测人体内分析物，研究者已开发多种高效生物传感器，但传统传感器多基于刚性材料，难以贴合皮肤、器官等柔软且形状不规则的组织，限制了其在人体表面的临床应用。开发可用于软组织和曲面表面的柔性生物传感器材料，将显著拓展生物传感器的临床用途。本综述选择性概述近期发展的柔性电子器件及其在体内代谢物和电生理信号监测中的应用，为构建体内信号监测系...
可穿戴电化学传感器能够检测人体生物标志物，从而全面评估健康状况。ELSAH项目旨在开发一种微创传感器系统，实时连续监测真皮组织间液中的葡萄糖和乳酸。本研究在开发早期比较ELSAH贴片预期规格与潜在终端用户的期望和要求。方法为向383名受访者发放问卷。结果显示，参与者对该系统有较高需求，并愿意将其用于不同医疗和体能应用；首选与传感器通...
吡喃糖氧化酶（POx）是一种 FAD 依赖的氧化还原酶，与葡萄糖氧化酶（GOx）同属葡萄糖-甲醇-胆碱（GMC）超家族。POx 可氧化 D-葡萄糖、D-半乳糖和 D-木糖等多种单糖，同时氧气被还原为过氧化氢。除氧化酶活性外，POx 对多种醌或金属配合物等替代电子受体也表现出显著活性。尽管 POx 通常比 GOx 具有更有利的性质（如...
糖尿病是一种持续终身的慢性代谢疾病。葡萄糖和胰岛素是监测和控制该疾病的主要指标。在糖尿病的诊断和控制中，常使用多种实验室检测。其中，血糖浓度测定是主要诊断标准之一。适当控制血糖水平可延缓并更大程度地预防并发症。因此，血糖监测是糖尿病管理的必要工具。胰岛素在葡萄糖代谢中起重要作用，其测定对糖尿病的诊断和控制具有重要价值。基于不同机制已...
层状双氢氧化物（LDHs）是一类具有均匀金属离子分布和层间阴离子可交换性的二维阴离子黏土材料，因可稳定固定酶或其他传感材料而受到关注。在电化学生物传感器中，LDHs可为小分子代谢物分析提供稳定微环境，有助于临床化学和即时检测装置的发展。本综述总结了LDH基纳米结构在电催化超灵敏体外检测常规生物标志物（如过氧化氢、葡萄糖、多巴胺及其他...
酶因其精确的三维催化结构而具有高度特异性和选择性，但酶内氧化还原辅因子与电极之间的电子隧穿距离较长，常受球状蛋白结构绝缘影响。对于电化学活性酶，引入可移动氧化还原介体，尤其是纳米线，可扩散进入和离开酶活性位点，携带氧化还原当量，从而克服长距离电子隧穿限制。纳米线偶联酶因此受到生物传感器和电催化生物应用的广泛关注。本文系统综述了基于纳...
本文综述了石墨烯（GR）及其衍生物在电化学生物传感器中的最新进展。石墨烯具有优异的电导率、大比表面积、快速电子转移动力学和良好生物相容性，可显著增大电极电活性面积并促进酶、抗体、DNA 等识别元件的固定。综述重点讨论了葡萄糖氧化酶（GOx）、辣根过氧化物酶（HRP）、血红蛋白（Hb）等酶固定策略，以及石墨烯/氧化石墨烯（GO）/还原...
本文报道了将木质纤维素生物质稀酸预处理（DAP）后的废水解液用于酶燃料电池（EFC）系统发电。DAP过程中，生物质中半纤维素等组分被水解，葡萄糖溶入稀酸溶液形成水解液。葡萄糖氧化酶（GOD）和漆酶（Lac）分别组装在阳极和阴极电极上。通过循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）测量，最大功率密度为1.254×10^3 μW/cm2。...
本文提出用于连续代谢监测的多分析物生物标志物概念。使用多个标志物的意义在于能够更全面地理解代谢过程。研究以剧烈运动过程中的疲劳检测与预测为例，展示了该概念的价值。结果表明，将葡萄糖和乳酸随时间的变化组合为多分析物生物标志物后，其在皮下组织这一适合植入的外周组织中的监测趋势比血液更敏感。这一出乎意料的观察在正常大鼠和1型糖尿病大鼠中均...
临床分析需要快速、可靠的分析方法和装置。生物传感器因使用简便、对目标分析物特异、可连续监测、结果快速、潜在低成本和便携，可作为合适选择。本文综述了用于临床诊断的电化学生物传感器，包括葡萄糖、乳酸、胆固醇、尿素、肌酐、DNA、抗原、抗体和肿瘤标志物检测。所选传感器表现出良好的灵敏度、选择性和实际样品应用潜力，并常通过设计避免监测体系中...
糖尿病影响全球超过1亿人，亟需更有效的血糖监测方法以改善疾病管理。本文是一篇迷你综述，总结利用周质空间配体结合蛋白（PLBP）超家族成员构建葡萄糖纳米传感器的最新进展。作者重点介绍通过蛋白质工程改造大肠杆菌葡萄糖/半乳糖结合蛋白（GBP），使其结合常数进入生理血糖范围，并提高对葡萄糖相对于其他糖类的选择性；同时介绍采用新型报告基团，...