文章简介

近日，济南大学前沿交叉科学研究院的刘宏教授、周伟家教授团队在国际知名期刊Materials Science and Engineering: R: Reports上发表题为“Patterning technologies in bioanalysis: From sensing surface construction to detection applications”的综述文章。该综述总结了表面图案化技术在生物分析领域的应用进展，重点介绍了微纳制造、沉积、自组装三类图案化技术的原理、加工精度、材料兼容性及优缺点，聚焦图案化表面在核酸、蛋白质、细胞、离子、葡萄糖、激素以及VOCs检测中的具体应用，揭示了通过微纳结构设计与化学修饰协同调控以提升生物传感器检测性能的核心机制。同时，探讨了传感界面构建、图案化材料的保护、诊断设备制造等新兴趋势，展望了人工智能赋能、多技术协同等未来发展方向，为生物传感技术创新与精准诊断应用提供了参考。文章第一作者是硕士生柳明洋和讲师孙志伟，通讯作者是孙志伟讲师、刘晓燕教授、周伟家教授和刘宏教授。

图文摘要

文章简介

要点1：生物标志物检测的常用方法

总结了生物分析的常用方法及其原理，涵盖ELISA、PCR、MS等传统检测技术，分析了这些技术在灵敏度、操作便捷性、设备依赖度等方面的优势与不足。为克服传统方法的局限性，表面图案化技术由于其对表面的精准制造能力以及在微纳结构设计、分子相互作用调控中的独特优势，在生物分析传感界面构建中具有巨大的应用前景。

要点2：表面图案化技术介绍

表面图案化技术主要有微纳制造、沉积、自组装等几类，具体包括紫外光刻、激光光刻、电子束光刻、等离子体刻蚀、PVD、CVD、电化学沉积、喷墨打印、3D打印、微流控负载材料图案化和自组装。它们在加工精度、材料兼容性、加工效率、成本及通量上各具特性。针对生物传感器制备对结构精度、功能适配性的需求，通过单一技术或多技术协同的方式，为微纳结构构建、功能层沉积以及有序阵列制备提供了灵活高效的技术支撑，成为优化生物传感平台性能的关键基础。

要点3：表面图案化技术在生物分析中的应用

聚焦对核酸、蛋白质、细胞、离子、葡萄糖、激素及VOCs等生物标志物的检测，构建微流道、纳米金属阵列、微针阵列等多种平台，通过精准调控传感界面的微纳结构与化学特性，实现了目标分子的高效富集、信号放大及多指标并行检测，显著提升了检测的灵敏度、稳定性和通量，为疾病早期筛查、实时监测及现场快速诊断提供了技术方案。

要点4：总结与展望

明确表面图案化技术在生物分析领域仍面临材料生物相容性、高精度图案批量制备、多技术协同匹配、图案化材料稳定性等挑战，指出未来需依托人工智能进行传感界面设计、数据驱动精准化检测、多技术协同制造、自修复材料研发及集成化系统构建等方向，推动这类技术在个性化医疗、现场快速诊断等场景的规模化应用，助力诊断技术向更高效、便捷、精准的方向升级。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927796X25002505