Field effect transistor biosensors for healthcare monitoring

Abstract

The burgeoning demand for healthcare monitoring has brought field effect transistor (FET) biosensors into the spotlight as a highly efficient detection technology. FET biosensors offer inherent advantages including high sensitivity, rapid response times, operational simplicity, integrability, and label-free detection. These characteristics render them particularly well-suited for detecting a diverse array of physiological parameters and biomarkers, thereby furnishing real-time data crucial for personalized medicine and disease prevention. This review aims to elucidate recent advancements in FET biosensors within the realm of healthcare management encompassing several facets. Initially, this review systematically analyzes the device architecture, sensing mechanisms, and performance evaluation methods of FET biosensors to gain an in-depth understanding of their operational principles and features. Subsequently, it focuses on the application of FET biosensors for detecting healthrelated biomarkers encompassing nucleic acids, proteins, exosomes, viruses, etc. Lastly, the review presents engineered medical sensor prototypes predicated on FET biosensors, such as point-of-care testing devices, wearable sensors, and implantable sensors, underscoring their practical utility and potential in health management. In addition, the review addresses critical issues and prospects of using FET biosensors in healthcare monitoring, aiming to provide some references and insights for research and innovation in this field.

Keywords

biomarker / field effect transistor biosensor / healthcare monitoring / implantable / point-of-care testing / wearable

References

[1] L. Kola, B. A. Kohrt, C. Hanlon, J. A. Naslund, S. Sikander, M. Balaji, C. Benjet, E. Y. L. Cheung, J. Eaton, P. Gonsalves, M. Hailemariam, N. P. Luitel, D. B. Machado, E. Misganaw, O. Omigbodun, T. Roberts, T. T. Salisbury, R. Shidhaye, C. Sunkel, V. Ugo, A. J. van Rensburg, O. Gureje, S. Pathare, S. Saxena, G. Thornicroft, V. Patel, Lancet Psychiat 2021, 8, 535.

[2] E. Rudnicka, P. Napierała, A. Podfigurna, B. Męczekalski, R. Smolarczyk, M. Grymowicz, Maturitas 2020, 139, 6.

[3] V. Haldane, C. De Foo, S. M. Abdalla, A.-S. Jung, M. Tan, S. Wu, A. Chua, M. Verma, P. Shrestha, S. Singh, T. Perez, M. Bartos, S. Mabuchi, M. Bonk, C. McNab, G. K. Werner, R. Panjabi, A. Nordström, H. Legido-Quigley, Nat. Med. 2021, 27, 964.

[4] W. H. Organization, Universal Health Coverage Partnership Annual Report 2020: Implementing a Primary Health Care Approach towards Universal Health Coverage in the COVID-19 Era, World Health Organization 2022.

[5] F. Mollarasouli, N. K. Bakirhan, S. A. Ozkan, In The Detection of Biomarkers, Elsevier 2022, pp.1.

[6] Y. Y. Broza, X. Zhou, M. Yuan, D. Qu, Y. Zheng, R. Vishinkin, M. Khatib, W. Wu, H. Haick, Chem. Rev. 2019, 119, 11761.

[7] S. Singh, P. S. Podder, M. Russo, C. Henry, S. Cinti, Lab Chip 2023, 23, 44.

[8] M. Chan, D. Estève, J.-Y. Fourniols, C. Escriba, E. Campo, Artif. Intell. Med. 2012, 56, 137.

[9] A. Kirisits, W. K. Redekop, Appl. Health Econ. Hea. 2013, 11, 15.

[10] A. Sharma, M. Badea, S. Tiwari, J. L. Marty, Molecules 2021, 26, 748.

[11] Y. Gao, L. Yu, J. C. Yeo, C. T. Lim, Adv. Mater. 2020, 32, 1902133.

[12] J. Wu, H. Liu, W. Chen, B. Ma, H. Ju, Nat. Rev. Bioeng. 2023, 1, 346.

[13] A. K. Singh, S. Mittal, M. Das, A. Saharia, M. Tiwari, Alexandria Eng. J. 2023, 67, 673.

[14] M. Makwana, A. M. Patel, J. Mol. Model. 2023, 29, 382.

[15] E. M. Kerivan, L. Tobin, M. Basil, D. N. Reinemann, Cytoskeleton 2023, 80, 100.

[16] H. Stapf, F. Selbmann, Y. Joseph, P. Rahimi, ACS Appl. Electron. Mater. 2024, 6, 2120.

[17] C. Chircov, A. M. Grumezescu, Micromachines 2022, 13, 164.

[18] T. He, F. Wen, Y. Yang, X. Le, W. Liu, C. Lee, Anal. Chem. 2023, 95, 490.

[19] B. Padha, I. Yadav, S. Dutta, S. Arya, ACS Appl. Electron. Mater. 2023, 5, 5386.

[20] P. Fathi-Hafshejani, N. Azam, L. Wang, M. A. Kuroda, M. C. Hamilton, S. Hasim, M. Mahjouri-Samani, ACS Nano 2021, 15, 11461.

[21] C. Dai, Y. Liu, D. Wei, Chem. Rev. 2022, 122, 10319.

[22] I. Novodchuk, M. Bajcsy, M. Yavuz, Carbon 2021, 172, 431.

[23] D. Sadighbayan, M. Hasanzadeh, E. Ghafar-Zadeh, TrAC, Trends Anal. Chem. 2020, 133, 116067.

[24] J. Sengupta, C. M. Hussain, Carbon Trends 2021, 2, 100011.

[25] M. A. Zamzami, G. Rabbani, A. Ahmad, A. A. Basalah, W. H Al-Sabban, S. N. Ahn, H. Choudhry, Bioelectrochemistry 2022, 143, 107982.

[26] M. T. Hwang, M. Heiranian, Y. Kim, S. You, J. Leem, A. Taqieddin, V. Faramarzi, Y. Jing, I. Park, A. M. van der Zande, S. Nam, N. R. Aluru, R. Bashir, Nat. Commun. 2020, 11, 1543.

[27] A. K. Paulose, P.-H. Chen, H.-C. Lien, Y.-Y. Wu, C. Chen, Y.-L. Wang, E. C. S. J. Solid, State. Sci. Technol. 2020, 9, 121001.

[28] Y. Su, C. Ma, J. Chen, H. Wu, W. Luo, Y. Peng, Z. Luo, L. Li, Y. Tan, O. M. Omisore, Z. Zhu, L. Wang, H. Li, Nanoscale Res. Lett. 2020, 15, 200.

[29] S.-Y. Tsai, C.-C. Huang, P.-H. Chen, A. Tripathi, Y.-R. Wang, Y.-L. Wang, J.-C. Chen, Anal. Chem. 2021, 94, 2679.

[30] A. C. Susa, Z. Xia, E. R. Williams, Anal. Chem. 2017, 89, 3116.

[31] S. Sultan, M. De Planque, P. Ashburn, H. Chong, J. Nanomater. 2017, 2017, 5919836.

[32] M. Thanihaichelvan, L. A. Browning, M. P. Dierkes, R. M. Reyes, A. V. Kralicek, C. Carraher, C. A. Marlow, N. O. Plank, Biosens. Bioelectron. 2019, 130, 408.

[33] M. Shariati, M. Sadeghi, S. R. Shojaei, Anal. Chim. Acta 2022, 1195, 339442.

[34] J. Tu, R. M. Torrente-Rodríguez, M. Wang, W. Gao, Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1906713.

[35] Y. Zhang, D. Feng, Y. Xu, Z. Yin, W. Dou, U. E. Habiba, C. Pan, Z. Zhang, H. Mou, H. Deng, X. Mi, N. Dai, Appl. Surf. Sci. 2021, 548, 149169.

[36] J. Li, L. Tang, T. Li, K. Li, Y. Zhang, W. Ni, M.-M. Xiao, Y. Zhao, Z.-Y. Zhang, G.-J. Zhang, ACS Sens. 2022, 7, 2680.

[37] C. Lubrano, G. M. Matrone, G. Iaconis, F. Santoro, ACS Nano 2020, 14, 12271.

[38] N. Nakatsuka, K.-A. Yang, J. M. Abendroth, K. M. Cheung, X. Xu, H. Yang, C. Zhao, B. Zhu, Y. S. Rim, Y. Yang, P. S. Weiss, M. N. Stojanović, A. M. Andrews, Science 2018, 362, 319.

[39] H. Noguchi, Y. Nakamura, S. Tezuka, T. Seki, K. Yatsu, T. Narimatsu, Y. Nakata, Y. Hayamizu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 14058.

[40] C. Huang, Z. Hao, Z. Wang, X. Zhao, H. Wang, F. Li, S. Liu, Y. Pan, Mater. Today Chem. 2022, 23, 100635.

[41] T. Saito, M. Tabata, A. Isobayashi, H. Miki, Y. Miyahara, Y. Sugizaki, Langmuir 2021, 37, 4997.

[42] T. T.-H. Nguyen, C. M. Nguyen, M. A. Huynh, H. H. Vu, T.-K. Nguyen, N.-T. Nguyen, J. Nanobiotechnol. 2023, 21, 411.

[43] X. Luo, J. J. Davis, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 5944.

[44] T. Bhardwaj, Int. J. Eng. Res. 2014, 3, 294.

[45] L. Syedmoradi, A. Ahmadi, M. L. Norton, K. Omidfar, Microchim. Acta 2019, 186, 739.

[46] D. Natali, M. Caironi, Adv. Mater. 2012, 24, 1357.

[47] V. Khanna, J. Phys. D Appl. Phys. 2010, 44, 034004.

[48] D. Akinwande, C. Huyghebaert, C.-H. Wang, M. I. Serna, S. Goossens, L.-J. Li, H.-S. P. Wong, F. H. Koppens, Nature 2019, 573, 507.

[49] S. Mao, J. Chang, H. Pu, G. Lu, Q. He, H. Zhang, J. Chen, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 6872.

[50] Z. Hao, Y. Pan, W. Shao, Q. Lin, X. Zhao, Biosens. Bioelectron. 2019, 134, 16.

[51] C. Tan, M. Yu, J. Tang, X. Gao, Y. Yin, Y. Zhang, J. Wang, X. Gao, C. Zhang, X. Zhou, L. Zheng, H. Liu, K. Jiang, F. Ding, H. Peng, Nature 2023, 616, 66.

[52] F. Scuratti, G. E. Bonacchini, C. Bossio, J. M Salazar-Rios, W. Talsma, M. A. Loi, M. R. Antognazza, M. Caironi, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 37966.

[53] A. Azizi, M. Dogan, H. Long, J. D. Cain, K. Lee, R. Eskandari, A. Varieschi, E. C. Glazer, M. L. Cohen, A. Zettl, Nano Lett. 2020, 20, 6120.

[54] H. Im, A. AlMutairi, S. Kim, M. Sritharan, S. Kim, Y. Yoon, ACS Sens. 2019, 4, 2930.

[55] C. Wang, J. Wu, Y. He, Z. Song, S. Shi, Y. Zhu, Y. Jia, W. Ye, Nano Lett. 2019, 20, 166.

[56] Y. Zhang, D. Chen, W. He, N. Chen, L. Zhou, L. Yu, Y. Yang, Q. Yuan, Adv. Mater. 2023, 2306252.

[57] T. Ono, S. Okuda, S. Ushiba, Y. Kanai, K. Matsumoto, Materials 2024, 17, 333.

[58] W. Fu, L. Jiang, E. P. van Geest, L. M. C. Lima, G. F. Schneider, Adv. Mater. 2016, 29, 1603610.

[59] T. Rodrigues, V. Mishyn, Y. R. Leroux, L. Butruille, E. Woitrain, A. Barras, P. Aspermair, H. Happy, C. Kleber, R. Boukherroub, D. Montaigne, W. Knoll, S. Szunerits, Nano Today 2022, 43, 101391.

[60] Y.-C. Syu, W.-E. Hsu, C.-T. Lin, E. C. S. J. Solid, State. Sci. Technol. 2018, 7, Q3196.

[61] I. Ferain, C. A. Colinge, J.-P. Colinge, Nature 2011, 479, 310.

[62] N. Liu, R. Chen, Q. Wan, Sensors 2019, 19, 3425.

[63] Q. Fan, L. Wang, D. Xu, Y. Duo, J. Gao, L. Zhang, X. Wang, X. Chen, J. Li, H. Zhang, Nanoscale 2020, 12, 11364.

[64] A. B. Artyukhin, M. Stadermann, R. W. Friddle, P. Stroeve, O. Bakajin, A. Noy, Nano Lett. 2006, 6, 2080.

[65] D. S. Hecht, R. J. Ramirez, M. Briman, E. Artukovic, K. S. Chichak, J. F. Stoddart, G. Grüner, Nano Lett. 2006, 6, 2031.

[66] Z. Hao, Y. Zhu, X. Wang, P. G. Rotti, C. DiMarco, S. R. Tyler, X. Zhao, J. F. Engelhardt, J. Hone, Q. Lin, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 27504.

[67] D. Liu, X. Chen, Y. Yan, Z. Zhang, Z. Jin, K. Yi, C. Zhang, Y. Zheng, Y. Wang, J. Yang, X. Xu, J. Chen, Y. Lu, D. Wei, A. T. S. Wee, D. Wei, Nat. Commun. 2019, 10, 1188.

[68] W. Huang, A. K. Diallo, J. L. Dailey, K. Besar, H. E. Katz, J. Mater. Chem. C 2015, 3, 6445.

[69] M. Kaisti, Biosens. Bioelectron. 2017, 98, 437.

[70] W. M. de Vos, S. Lindhoud, Adv. Colloid Interface Sci. 2019, 274, 102040.

[71] R. A. Hartvig, M. van de Weert, J. Østergaard, L. Jorgensen, H. Jensen, Langmuir 2011, 27, 2634.

[72] V. Kesler, B. Murmann, H. T. Soh, ACS Nano 2020, 14, 16194.

[73] A. Vacic, J. M. Criscione, N. K. Rajan, E. Stern, T. M. Fahmy, M. A. Reed, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13886.

[74] E. Stern, R. Wagner, F. J. Sigworth, R. Breaker, T. M. Fahmy, M. A. Reed, Nano Lett. 2007, 7, 3405.

[75] A. J. Bard, L. R. Faulkner, H. S. White, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, John Wiley &Sons 2022.

[76] L. Guerrini, R. Alvarez-Puebla, N. Pazos-Perez, Materials 2018, 11, 1154.

[77] G. Rocchitta, A. Spanu, S. Babudieri, G. Latte, G. Madeddu, G. Galleri, S. Nuvoli, P. Bagella, M. Demartis, V. Fiore, R. Manetti, P. Serra, Sensors 2016, 16, 780.

[78] J. Sabatédel Río, O. Y. F. Henry, P. Jolly, D. E. Ingber, Nat. Nanotechnol. 2019, 14, 1143.

[79] K. H. Cho, D. H. Shin, J. Oh, J. H. An, J. S. Lee, J. Jang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 28412.

[80] T.-M. Pan, C.-W. Wang, W.-C. Weng, C.-C. Lai, Y.-Y. Lu, C.-Y. Wang, I. C. Hsieh, M.-S. Wen, Biosens. Bioelectron. 2022, 201, 113977.

[81] W. Shao, M. R. Shurin, S. E. Wheeler, X. He, A. Star, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 10321.

[82] C.-A. Vu, H.-Y. Lai, C.-Y. Chang, H. W.-H. Chan, W.-Y. Chen, Colloids Surf. B 2022, 209, 112142.

[83] X. Xu, B. J. Bowen, R. E. A. Gwyther, M. Freeley, B. Grigorenko, A. V. Nemukhin, J. Eklöf-Österberg, K. Moth-Poulsen, D. D. Jones, M. Palma, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20184.

[84] X. Zhang, T. Liu, A. Boyle, A. Bahreman, L. Bao, Q. Jing, H. Xue, R. Kieltyka, A. Kros, G. F. Schneider, W. Fu, Adv. Mater. 2022, 34, 2106666.

[85] K. Strimbu, J. A. Tavel, Curr. Opin. HIV AIDS 2010, 5, 463.

[86] F. Branca, A. B. Hanley, B. Pool-Zobel, H. Verhagen, Br. J. Nutr. 2007, 86, S55.

[87] J. Zhao, K. Xia, P. He, G. Wei, X. Zhou, X. Zhang, Coord. Chem. Rev. 2023, 497, 215456.

[88] R. Mayeux, NeuroRx 2004, 1, 182.

[89] D. Kong, S. Zhang, M. Guo, S. Li, Q. Wang, J. Gou, Y. Wu, Y. Chen, Y. Yang, C. Dai, Z. Tian, A. T. S. Wee, Y. Liu, D. Wei, Adv. Mater. 2024, 36, 2307366.

[90] Z. Yang, W. Liu, L. Zhao, D. Yin, J. Feng, L. Li, X. Guo, Nat. Commun. 2023, 14, 552.

[91] H. Li, J. Yang, G. Wu, Z. Weng, Y. Song, Y. Zhang, J. A. Vanegas, L. Avery, Z. Gao, H. Sun, Y. Chen, K. D. Dieckhaus, X. Gao, Y. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202203826.

[92] D. Chen, W. Huang, Y. Zhang, B. Chen, J. Tan, Q. Yuan, Y. Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202304298.

[93] R. Hajian, S. Balderston, T. Tran, T. deBoer, J. Etienne, M. Sandhu, N. A. Wauford, J.-Y. Chung, J. Nokes, M. Athaiya, J. Paredes, R. Peytavi, B. Goldsmith, N. Murthy, I. M. Conboy, K. Aran, Nat. Biomed. Eng. 2019, 3, 427.

[94] S. Balderston, J. J. Taulbee, E. Celaya, K. Fung, A. Jiao, K. Smith, R. Hajian, G. Gasiunas, S. Kutanovas, D. Kim, J. Parkinson, K. Dickerson, J.-J. Ripoll, R. Peytavi, H.-W. Lu, F. Barron, B. R. Goldsmith, P. G. Collins, I. M. Conboy, V. Siksnys, K. Aran, Nat. Biomed. Eng. 2021, 5, 713.

[95] Z. Weng, Z. You, H. Li, G. Wu, Y. Song, H. Sun, A. Fradlin, C. Neal-Harris, M. Lin, X. Gao, Y. Zhang, ACS Sens. 2023, 8, 1489.

[96] T. A. Bodily, A. Ramanathan, S. Wei, A. Karkisaval, N. Bhatt, C. Jerez, M. A. Haque, A. Ramil, P. Heda, Y. Wang, S. Kumar, M. Leite, T. Li, J. Zhao, R. Lal, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 2023, 120, e2311565120.

[97] C. Dai, Y. Yang, H. Xiong, X. Wang, J. Gou, P. Li, Y. Wu, Y. Chen, D. Kong, Y. Yang, D. Ji, J. Kong, A. T. S. Wee, Y. Liu, M. Guo, D. Wei, Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2300151.

[98] R. Qing, M. Xue, J. Zhao, L. Wu, A. Breitwieser, E. Smorodina, T. Schubert, G. Azzellino, D. Jin, J. Kong, T. Palacios, U. B. Sleytr, S. Zhang, Sci. Adv. 2023, 9, eadf1402.

[99] H. Kang, X. Wang, M. Guo, C. Dai, R. Chen, L. Yang, Y. Wu, T. Ying, Z. Zhu, D. Wei, Y. Liu, D. Wei, Nano Lett. 2021, 21, 7897.

[100] C. Dai, M. Guo, Y. Wu, B. P. Cao, X. Wang, Y. Wu, H. Kang, D. Kong, Z. Zhu, T. Ying, Y. Liu, D. Wei, J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 19794.

[101] D. K. Ban, T. Bodily, A. G. Karkisaval, Y. Dong, S. Natani, A. Ramanathan, A. Ramil, S. Srivastava, P. Bandaru, G. Glinsky, R. Lal, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 2022, 119, e2206521119.

[102] S. Nazir, K. H. Kim, L. Kim, S. E. Seo, P. K. Bae, J. E. An, O. S. Kwon, Anal. Chem. 2023, 95, 5532.

[103] D. Wu, Y. Yu, D. Jin, M.-M. Xiao, Z.-Y. Zhang, G.-J. Zhang, Anal. Chem. 2020, 92, 4006.

[104] Y. Chen, D. Kong, L. Qiu, Y. Wu, C. Dai, S. Luo, Z. Huang, Q. Lin, H. Chen, S. Xie, L. Geng, J. Zhao, W. Tan, Y. Liu, D. Wei, Anal. Chem. 2023, 95, 1446.

[105] T. Yin, L. Xu, B. Gil, N. Merali, M. S. Sokolikova, D. C. A. Gaboriau, D. S. K. Liu, A. N. Muhammad Mustafa, S. Alodan, M. Chen, O. Txoperena, M. Arrastua, J. M. Gomez, N. Ontoso, M. Elicegui, E. Torres, D. Li, C. Mattevi, A. E. Frampton, L. R. Jiao, S. Ramadan, N. Klein, ACS Nano 2023, 17, 14619.

[106] Y. Lei, R. Zeng, Y.-T. Li, M.-M. Xiao, Z.-Y. Zhang, G.-J. Zhang, Carbon 2023, 201, 616.

[107] Y.-T. Li, X. Jin, L. Tang, W.-L. Lv, M.-M. Xiao, Z.-Y. Zhang, C. Gao, G.-J. Zhang, Anal. Chem. 2019, 91, 8229.

[108] A. Rich, Rev. Mod. Phys. 1959, 31, 191.

[109] G. M. Blackburn, Nucleic Acids in Chemistry and Biology, Royal Society of Chemistry 2006.

[110] M. Chee, R. Yang, E. Hubbell, A. Berno, X. C. Huang, D. Stern, J. Winkler, D. J. Lockhart, M. S. Morris, S. P. A. Fodor, Science 1996, 274, 610.

[111] L. J. Marnett, Carcinogenesis 2000, 21, 361.

[112] S. D. Shames, D. J. Minna, F. A. Gazdar, Curr. Mol. Med. 2007, 7, 85.

[113] B. E. Baysal, S. Sharma, S. Hashemikhabir, S. C. Janga, Cancer Res. 2017, 77, 3733.

[114] B. Özay, S. E. McCalla, Sens. Actuators Rep. 2021, 3, 100033.

[115] E. A. Pumford, J. Lu, I. Spaczai, M. E. Prasetyo, E. M. Zheng, H. Zhang, D. T. Kamei, Biosens. Bioelectron. 2020, 170, 112674.

[116] P. Srivastava, D. Prasad, 3 Biotech. 2023, 13, 200.

[117] Y.-L. Ying, Z.-L. Hu, S. Zhang, Y. Qing, A. Fragasso, G. Maglia, A. Meller, H. Bayley, C. Dekker, Y.-T. Long, Nat. Nanotechnol. 2022, 17, 1136.

[118] K. S. Makarova, D. H. Haft, R. Barrangou, S. J. J. Brouns, E. Charpentier, P. Horvath, S. Moineau, F. J. M. Mojica, Y. I. Wolf, A. F. Yakunin, J. van der Oost, E. V. Koonin, Nat. Rev. Microbiol. 2011, 9, 467.

[119] A. Pickar-Oliver, C. A. Gersbach, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2019, 20, 490.

[120] Y. Li, S. Li, J. Wang, G. Liu, Trends Biotechnol. 2019, 37, 730.

[121] R. P. Bhattacharyya, A. Reményi, B. J. Yeh, W. A. Lim, Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 655.

[122] C. Choudhary, M. Mann, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2010, 11, 427.

[123] D. A. Kleinjan, V. van Heyningen, Am. J. Hum. Genet. 2005, 76, 8.

[124] A. L. Richards, M. Eckhardt, N. J. Krogan, Mol. Syst. Biol. 2021, 17, e8792.

[125] H. Buss, T. P. Chan, K. B. Sluis, N. M. Domigan, C. C. Winterbourn, Free Radical Biol. Med. 1997, 23, 361.

[126] M. H. Meyer, M. Hartmann, M. Keusgen, Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 1987.

[127] M. Mann, O. N. Jensen, Nat. Biotechnol. 2003, 21, 255.

[128] S. A. Khan, D. Reddy, S. Gupta, World J. Biol. Chem. 2015, 6, 333.

[129] Z.-J. Han, Y.-H. Feng, B.-H. Gu, Y.-M. Li, H. Chen, Int. J. Oncol. 2018, 52, 1081.

[130] E. Koonin, Y. Wolf, Front. Cell. Infect. Microbiol. 2012, 2, 119.

[131] B. Adhikari, B. P. Marasini, B. Rayamajhee, B. R. Bhattarai, G. Lamichhane, K. Khadayat, A. Adhikari, S. Khanal, N. Parajuli, Phytother Res. 2021, 35, 1298.

[132] J. Guarner, Am. J. Clin. Pathol. 2020, 153, 420.

[133] R. K. French, E. C. Holmes, Trends Microbiol. 2020, 28, 165.

[134] B. V. Krsihna, S. Ahmadsaidulu, S. S. T. Teja, D. Jayanthi, A. Navaneetha, P. R. Reddy, M. D. Prakas, Silicon 2022, 14, 5913.

[135] A. Cassedy, A. Parle-McDermott, R. O’Kennedy, Front. Mol. Biosci. 2021, 8, 637559.

[136] R. Kalluri, V. S. LeBleu, Science 2020, 367, eaau6977.

[137] S. Gurunathan, M.-H. Kang, M. Jeyaraj, M. Qasim, J.-H. Kim, Cells 2019, 8, 307.

[138] C.-Y. Kao, E. T. Papoutsakis, Curr. Opin. Biotech. 2019, 60, 89.

[139] J. An, H. Park, M. Ju, Y. Woo, Y. Seo, J. Min, T. Lee, Talanta 2024, 279, 126604.

[140] M. Qin, J. Hu, X. Li, J. Liu, R. Jiang, Y. Shi, Z. Wang, L. Zhang, Y. Zhao, H. Gao, Q. Zhang, M. Li, C. Huang, Talanta 2024, 278, 126534.

[141] M. Lee, J. Kim, M. Jang, C. Park, J.-H. Lee, T. Lee, Biosensors 2022, 12, 648.

[142] N. T. N Phan, X. Li, A. G. Ewing, Nat. Rev. Chem. 2017, 1, 0048.

[143] M. E. Spira, A. Hai, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 83.

[144] Y. Zhao, S. S. You, A. Zhang, J.-H. Lee, J. Huang, C. M. Lieber, Nat. Nanotechnol. 2019, 14, 783.

[145] Y. Gu, C. Wang, N. Kim, J. Zhang, T. M. Wang, J. Stowe, R. Nasiri, J. Li, D. Zhang, A. Yang, L. H.-H. Hsu, X. Dai, J. Mu, Z. Liu, M. Lin, W. Li, C. Wang, H. Gong, Y. Chen, Y. Lei, H. Hu, Y. Li, L. Zhang, Z. Huang, X. Zhang, S. Ahadian, P. Banik, L. Zhang, X. Jiang, P. J. Burke, A. Khademhosseini, A. D. McCulloch, S. Xu, Nat. Nanotechnol. 2022, 17, 292.

[146] B. X. E Desbiolles, E. de Coulon, A. Bertsch, S. Rohr, P. Renaud, Nano Lett. 2019, 19, 6173.

[147] M. Tabata, X. Liu, C. Khamhanglit, S. Kotaki, Y. Miyahara, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 16545.

[148] A. Kalmykov, C. Huang, J. Bliley, D. Shiwarski, J. Tashman, A. Abdullah, S. K. Rastogi, S. Shukla, E. Mataev, A. W. Feinberg, K. J. Hsia, T. Cohen-Karni, Sci. Adv. 2019, 5, eaax0729.

[149] J. Liu, Z. Geng, Z. Fan, J. Liu, H. Chen, Biosens. Bioelectron. 2019, 132, 17.

[150] P. B. Luppa, C. Müller, A. Schlichtiger, H. Schlebusch, TrAC, Trends Anal. Chem. 2011, 30, 887.

[151] J. L. Shaw, Pract. Lab. Med. 2016, 4, 22.

[152] H. N. Chan, M. J. A. Tan, H. Wu, Lab Chip 2017, 17, 2713.

[153] A. K. Basu, A. Basu, S. Ghosh, S. Bhattacharya, MEMS Applications in Biology and Healthcare, AIP Publishing, Melville, NY, USA 2021.

[154] Y. Xie, L. Dai, Y. Yang, Biosens. Bioelectron. X 2022, 10, 100109.

[155] M. Xiao, F. Tian, X. Liu, Q. Zhou, J. Pan, Z. Luo, M. Yang, C. Yi, Adv. Sci. 2022, 9, 2105904.

[156] D. E. Bloom, D. Cadarette, Front. Immunol. 2019, 10, 549.

[157] R. E. Baker, A. S. Mahmud, I. F. Miller, M. Rajeev, F. Rasambainarivo, B. L. Rice, S. Takahashi, A. J. Tatem, C. E. Wagner, L.-F. Wang, A. Wesolowski, C. J. E. Metcalf, Nat. Rev. Microbiol. 2022, 20, 193.

[158] M. L. Cohen, Nature 2000, 406, 762.

[159] L. Wang, X. Wang, Y. Wu, M. Guo, C. Gu, C. Dai, D. Kong, Y. Wang, C. Zhang, D. Qu, C. Fan, Y. Xie, Z. Zhu, Y. Liu, D. Wei, Nat. Biomed. Eng. 2022, 6, 276.

[160] Z. Hao, Y. Luo, C. Huang, Z. Wang, G. Song, Y. Pan, X. Zhao, S. Liu, Small 2021, 17, 2101508.

[161] C. Dai, H. Xiong, R. He, C. Zhu, P. Li, M. Guo, J. Gou, M. Mei, D. Kong, Q. Li, A. T. S. Wee, X. Fang, J. Kong, Y. Liu, D. Wei, Adv. Mater. 2024, 36, 2312540.

[162] Y. Yang, J. Wang, W. Huang, G. Wan, M. Xia, D. Chen, Y. Zhang, Y. Wang, F. Guo, J. Tan, H. Liang, B. Du, L. Yu, W. Tan, X. Duan, Q. Yuan, Adv. Mater. 2022, 34, 2203224.

[163] G. W. Prager, S. Braga, B. Bystricky, C. Qvortrup, C. Criscitiello, E. Esin, G. S. Sonke, G. Martínez, O J.-S. Frenel, M. Karamouzis, M. Strijbos, O. Yazici, P. Bossi, S. Banerjee, T. Troiani, A. Eniu, F. Ciardiello, J. Tabernero, C. C. Zielinski, P. G. Casali, F. Cardoso, J. Y. Douillard, S. Jezdic, K. McGregor, G. Bricalli, M. Vyas, A. Ilbawi, ESMO Open 2018, 3, e000285.

[164] A. Budreviciute, S. Damiati, D. K. Sabir, R. Kodzius, P. Schuller-Goetzburg, G. Plakys, A. Katileviciute, S. Khoja, Front. Public Health 2020, 8, 574111.

[165] S. A. Alowais, S. S. Alghamdi, N. Alsuhebany, T. Alqahtani, A. I. Alshaya, S. N. Almohareb, A. Aldairem, M. Alrashed, K. Bin Saleh, H. A. Badreldin, M. S. Al Yami, S. Al Harbi, A. M. Albekairy, BMC Med. Educ. 2023, 23, 689.

[166] S.-M. Yang, S. Lv, W. Zhang, Y. Cui, Sensors 2022, 22, 1620.

[167] J. Wardle, K. Robb, S. Vernon, J. Waller, Am. Psychol. 2015, 70, 119.

[168] V. Mishra, G. Balasubramaniam, Indian J. Med. Sci. 2021, 73, 239.

[169] K. Ng, A. Stenzl, A. Sharma, N. Vasdev, Urol. Oncol. Semin. Orig. Invest. 2021, 39, 41.

[170] M. Deng, H. Yang, H. Zhang, C. Li, J. Chen, W. Tang, X. Wang, Z. Chen, J. Li, Adv. Healthcare Mater. 2024, 13, 2302117.

[171] E. Genco, F. Modena, L. Sarcina, K. Björkström, C. Brunetti, M. Caironi, M. Caputo, V. M. Demartis, C. Di Franco, G. Frusconi, L. Haeberle, P. Larizza, M. T. Mancini, R. Österbacka, W. Reeves, G. Scamarcio, C. Scandurra, M. Wheeler, E. Cantatore, I. Esposito, E. Macchia, F. Torricelli, F. A. Viola, L. Torsi, Adv. Mater. 2023, 35, 2304102.

[172] S. Chen, J. Qi, S. Fan, Z. Qiao, J. C. Yeo, C. T. Lim, Adv. Healthcare Mater. 2021, 10, 2100116.

[173] A. A. Smith, R. Li, Z. T. H. Tse, Sci. Rep. 2023, 13, 4998.

[174] Y. Wang, H. Haick, S. Guo, C. Wang, S. Lee, T. Yokota, T. Someya, Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 3759.

[175] X. Liu, Y. Wei, Y. Qiu, Micromachines 2021, 12, 695.

[176] M.-Z. Li, S.-T. Han, Y. Zhou, Adv. Intell. Syst. 2020, 2, 2000113.

[177] B. Wang, C. Zhao, Z. Wang, K.-A. Yang, X. Cheng, W. Liu, W. Yu, S. Lin, Y. Zhao, K. M. Cheung, H. Lin, H. Hojaiji, P. S. Weiss, M. N. Stojanović, A. J. Tomiyama, A. M. Andrews, S. Emaminejad, Sci. Adv. 2022, 8, eabk0967.

[178] S. Guo, K. Wu, C. Li, H. Wang, Z. Sun, D. Xi, S. Zhang, W. Ding, M. E. Zaghloul, C. Wang, F. A. Castro, D. Yang, Y. Zhao, Matter 2021, 4, 969.

[179] P. Fang, X. Ji, X. Zhao, R. Yan-Do, Y. Wan, Y. Wang, Y. Zhang, P. Shi, Adv. Mater. 2023, 35, 2207282.

[180] Y. Zheng, R. Omar, R. Zhang, N. Tang, M. Khatib, Q. Xu, Y. Milyutin, W. Saliba, Y. Y. Broza, W. Wu, M. Yuan, H. Haick, Adv. Mater. 2022, 34, 2108607.

[181] Z. Jiang, K. Yu, H. Wang, S. Rich, T. Yokota, K. Fukuda, T. Someya, Adv. Mater. Technol. 2021, 6, 2000956.

[182] M. Ku, J. Kim, J.-E. Won, W. Kang, Y.-G. Park, J. Park, J.-H. Lee, J. Cheon, H. H. Lee, J.-U. Park, Sci. Adv. 2020, 6, eabb2891.

[183] J. Jang, J. Kim, H. Shin, Y.-G. Park, B. J. Joo, H. Seo, J.-e. Won, D. W. Kim, C. Y. Lee, H. K. Kim, J. U. Park, Sci. Adv. 2021, 7, eabf7194.

[184] P. Li, G.-H. Lee, S. Y. Kim, S. Y. Kwon, H.-R. Kim, S. Park, ACS Nano 2021, 15, 1960.

[185] M. Gray, J. Meehan, C. Ward, S. P. Langdon, I. H. Kunkler, A. Murray, D. Argyle, Vet. J. 2018, 239, 21.

[186] T. Lu, S. Ji, W. Jin, Q. Yang, Q. Luo, T.-L. Ren, Sensors 2023, 23, 2991.

[187] Y. Song, J. Min, W. Gao, ACS Nano 2019, 13, 12280.

[188] C. Zhao, K. M. Cheung, I.-W. Huang, H. Yang, N. Nakatsuka, W. Liu, Y. Cao, T. Man, P. S. Weiss, H. G. Monbouquette, A. M. Andrews, Sci. Adv. 2021, 7, eabj7422.

[189] Y. Zhou, B. Liu, Y. Lei, L. Tang, T. Li, S. Yu, G. J. Zhang, Y. T. Li, Small 2022, 18, 2204142.

[190] C. Zhao, T. Man, Y. Cao, P. S. Weiss, H. G. Monbouquette, A. M. Andrews, ACS Sens. 2022, 7, 3644.

[191] Z. Gao, G. Wu, Y. Song, H. Li, Y. Zhang, M. J. Schneider, Y. Qiang, J. Kaszas, Z. Weng, H. Sun, B. D. Huey, R. Y. Lai, Anal. Chem. 2022, 94, 8605.

[192] B. Liu, S. Yu, Y. Zhou, Y. Lei, L. Tang, G.-J. Zhang, Y.-T. Li, ACS Sens. 2023, 8, 2609.

[193] C. Lino, S. Barrias, R. Chaves, F. Adega, P. Martins-Lopes, J. Fernandes, BBA Rev. Cancer 2022, 1877, 188726.

[194] Z. K Al-Younis, Y. Q. Almajidi, S. Mansouri, I. Ahmad, U. Turdialiyev, H. O. Alsaab, M. F. Ramadan, S. Joshi, A. H. Alawadi, A. Alsaalamy, Crit. Rev. Anal. Chem. 2024.

[195] J. Sengupta, C. M. Hussain, TrAC, Trends Anal. Chem. 2024, 176, 117742.

[196] P. Mohankumar, J. Ajayan, T. Mohanraj, R. Yasodharan, Measurement 2021, 167, 108293.

[197] L. Daneshmandi, M. Barajaa, A. Tahmasbi Rad, S. A. Sydlik, C. T. Laurencin, Adv. Healthcare Mater. 2021, 10, 2001414.

[198] K. Aoki, N. Saito, Nanomaterials 2020, 10, 264.

[199] R. Hao, L. Liu, J. Yuan, L. Wu, S. Lei, Biosensors 2023, 13, 426.

[200] S. Kim, H. Yoo, Micromachines 2021, 12, 565.

[201] J. Song, H. Liu, Z. Zhao, P. Lin, F. Yan, Adv. Mater. 2024, 36, 2300034.

[202] F. Cui, Y. Yue, Y. Zhang, Z. Zhang, H. S. Zhou, ACS Sens. 2020, 5, 3346.

[203] X. Jin, C. Liu, T. Xu, L. Su, X. Zhang, Biosens. Bioelectron. 2020, 165, 112412.

[204] I. Cicha, R. Priefer, P. Severino, E. B. Souto, S. Jain, Biomolecules 2022, 12, 1198.

[205] M. Tan, Y. Xu, Z. Gao, T. Yuan, Q. Liu, R. Yang, B. Zhang, L. Peng, Adv. Mater. 2022, 34, 2108491.

[206] M. Pateraki, K. Fysarakis, V. Sakkalis, G. Spanoudakis, I. Varlamis, M. Maniadakis, M. Lourakis, S. Ioannidis, N. Cummins, B. Schuller, Wearable and Implantable Medical Devices 2020, pp.25.

[207] S. Liu, S. Kumari, H. He, P. Mishra, B. N. Singh, D. Singh, S. Liu, P. Srivastava, C. Li, Biosens. Bioelectron. 2023, 231, 115285.

RIGHTS & PERMISSIONS

2024 The Author(s). Interdisciplinary Medicine published by Wiley-VCH GmbH on behalf of Nanfang Hospital, Southern Medical University.