尽管临床诊断不断进步，传统生物标志物检测方法（如ELISA）仍因侵入性、结果慢且难以用于低资源环境中的连续监测而受限。随着慢性、传染性和代谢性疾病增加，亟需实时、微创诊断工具。纳米工程化微针生物传感器提供了有前景的解决方案：这些无痛器件可获取富含生物标志物的间质液，并利用先进纳米材料实现高灵敏度和多路检测。结合人工智能、物联网和云端...
六价铬（Cr(VI)）因强氧化性可致 DNA 损伤等严重健康危害，是优先环境污染物。传统检测方法成本高且缺乏实时监测能力，亟需低成本实时生物传感器。本研究开发基于单室微生物燃料电池（MFC）的新型生物传感器，用于连续监测 Cr(VI)。生物识别元件为工程化大肠杆菌 ChrA-ChrB-E. coli，通过引入 Cr(VI) 抗性基因...
血管内生物传感器已成为医疗健康领域一类关键且新颖的器件，可直接在循环系统内对重要生理参数进行持续实时监测。微纳技术的最新进展显著提高了这些器件的灵敏度、微型化程度和生物相容性，使其能够应用于精准医学。本综述总结了血管内生物传感器技术的最新进展，重点关注葡萄糖和氧水平监测、血压与心率评估、早期疾病诊断，以及药物治疗监测与递送系统的现代...
基于细胞系统的生物制造过程因生物反应器（上游）及后续提取纯化（下游）的波动而难以建立与控制。为更好理解、监测和控制这些过程，需要能够测量小分子、蛋白质和核酸等生物分子组分的传感器。本文报道了一种用于连续监测宿主细胞DNA的传感器，其可作为上游细胞死亡标记和下游产品杂质标记。我们提出了一种基于抗双链DNA（dsDNA）抗体、采用竞争格...
传统二维静态培养和动物实验在药物毒性评价中难以满足临床转化需求。器官芯片平台虽可提供类组织功能模型，但多数研究仅依赖单终点检测，无法实时或近实时反映细胞状态。本文报道一种将三维肝芯片与无标记光子晶体-全内反射（PC-TIR）生物传感器集成的通用技术，用于快速、连续监测细胞分泌状态。该三维肝芯片以胶原水凝胶包埋HepG2细胞，并在模拟...
为实现对组织或细胞内生物标志物或病理特征的准确识别，原位检测生物传感器技术可为疾病的性质、分期和进展提供关键信息，并推动诊断与治疗策略的精准化。针状生物传感器（N-biosensors）可在脑、脊髓等器官中直接测量临床生物标志物，是极具前景的原位检测手段。既往研究已证明不同针状生物传感器设计在体外检测临床样品中的生物标志物方面具有优...
在精准医学不断发展的背景下，可穿戴与植入式生物传感器通过持续、实时地采集人体生理与生化信息，正在推动医疗模式从被动治疗转向主动监测与个体化干预。本文综述了该类生物电子器件在心血管、神经、眼科、连续血糖监测及非侵入性生物标志物检测中的应用进展。可穿戴设备可监测心率、血压、血糖、心电、血氧等参数；植入式器件可深入获取脑电、神经信号或特定...
连续左旋多巴传感器可通过改善剂量滴定和治疗效果，提高帕金森病患者的生活质量；然而，由于缺乏特异性的左旋多巴分子识别元件，且实时监测对临床结局的影响仍不明确，其开发受到限制。本文综述左旋多巴传感研究现状与现有方法固有局限，重点讨论代谢途径和辅助药物造成的干扰、时间分辨率及临床问题，并围绕辅助药物与结构异构体等分子构建用于评估和验证未来...
连续葡萄糖监测对糖尿病管理具有重要价值，但酶与电极之间的相互作用以及生物样品造成的生物污损会降低传感器灵敏度和监测性能。作者构建了一种基于酶的电化学系统，采用独特的纳米复合涂层，其中整合氧化还原分子氨基二茂铁（NH2-Fc）。该涂层通过电化学活性提高稳定性，并减少非特异性结合，循环伏安法验证了其界面行为。该平台利用计时安培法实现葡萄...
在感兴趣点直接对未稀释生物流体中的关键标志物进行连续检测，是生物传感的下一步基础目标。实现该平台极具挑战，因为它需要一种可逆生物传感器，能在紧凑设备中长时间追踪皮摩尔至纳摩尔分子浓度。本文报道了一种基于等离子体增强荧光的传感方法，利用生物功能化金纳米颗粒实现未标记分析物的单分子检测。极强的等离子体增强荧光信号使未改变生物介质中的单分...
随着物联网和大数据在医疗健康中的发展，可穿戴生物传感器能够非侵入或微创地获取人体生理与生化信息，为个性化、高效健康管理提供新途径。本文综述表皮可穿戴生物传感器用于间质液（ISF）慢性疾病标志物连续监测的研究进展。文章首先总结ISF的组成及其与血液标志物的相关性，比较汗液、唾液、泪液等生物流体的特点，并介绍wick法、负压水泡、微透析...
本文对可穿戴胰岛素生物传感器的研究进展与挑战进行系统综述。四十多年来，葡萄糖生物传感器已用于糖尿病管理，但血糖测量只是间接估算胰岛素剂量的方法，对依赖胰岛素患者至关重要。结合现有葡萄糖传感器开发连续胰岛素监测生物传感器，有望更准确评估胰岛素敏感性、调节胰岛素剂量，并推动可靠人工胰腺的发展。传统实验室胰岛素检测方法昂贵、耗时且缺乏实时...
本研究旨在开发一种带微流控通道的乳酸传感器，以克服气泡干扰汗液乳酸测量的问题，并评估其用于汗液乳酸连续监测的潜力。为实现连续监测，利用微通道向乳酸传感器电极输送并排出汗液。所开发的传感器在微通道中设置了专门的气泡捕获区，使气泡无法接触电极。通过让受试者运动，评估该传感器监测汗液乳酸的有效性及其与血液乳酸水平的相关性。该微流控乳酸传感...
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...
支持血氧饱和度和血浆葡萄糖连续实时测量的技术已显著改善人体性能状态监测，但用于监测过度训练和整体健康相关激素等其他性能分子标志物的技术仍滞后。本文以叙述性文献综述形式，回顾可能支持此类连续体内测量的生物传感器方法，并梳理最具监测价值的分子。尽管已有大量工作利用生物分子识别的特异性、亲和力和通用性构建连续体内分子测量平台，但多数方法难...
几乎所有基于配体-受体结合的生物传感器都在平衡条件下工作。然而，在低配体浓度下，受体（如抗体或适配体）达到平衡的过程缓慢，使平衡型传感器难以同时实现快速与高灵敏测量。本文提出一种平衡前生物传感方法的理论基础，使传感器在未达到结合平衡前即可定量测量配体浓度。该方法不再仅在单一时间点测量受体结合，而是利用受体对浓度变化的动力学响应，通过...
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...
生物传感器凭借其便携、低成本和操作简便等优势，正在快速推动医学诊断市场增长。糖尿病以体内葡萄糖水平升高为特征，已成为全球主要致死疾病之一；虽然目前尚无根治手段，但通过持续监测和规范用药可降低并发症风险。人体血液、汗液、尿液、组织间液、泪液、呼气和唾液中均可检测到葡萄糖或其相关代谢标志物，并与血糖水平存在一定相关性。近十年来，面向连续...
乳酸检测在运动医学和临床医学中具有重要意义，乳酸堆积会影响运动员表现，也是脓毒症的重要预后指标。目前乳酸检测主要依赖指尖或耳垂采血，存在疼痛、无法连续监测和成本较高等问题。本研究开发了一种低成本连续乳酸监测系统（CLMS），其核心为基于经皮微针阵列的三电极乳酸传感器。工作电极为10 mm×6 mm的不锈钢微针阵列，包含3×3根微针，...
本文报道一种基于 DNA 适配体功能化水凝胶的钾离子传感器，可实现连续、无标记的 K+ 监测并具备原位应用潜力。将双寡核苷酸接枝到聚合物网络中，使其除共价交联外还可作为网络节点；利用特定钾离子适配体在 K+ 存在下由单链 DNA 转变为 G-四链体构象，赋予传感器对 K+ 的特异性。将该适配体整合入水凝胶后，K+ 诱导的构象转变转化...