Recent advances in isothermal amplification techniques coupled with clustered regularly interspaced short palindromic repeat/Cas systems

Abstract

Isothermal amplification (IA) techniques have emerged as promising alternatives to polymerase chain reaction (PCR), enabling rapid and efficient nucleic acid amplification at constant temperatures. Meanwhile, clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/Cas-based technology has revolutionized molecular diagnostics by harnessing collateral cleavage for programmable biomarker detection. Especially, the combination of IA techniques with CRISPR/Cas systems establishes a synergistic framework for next-generation diagnostic platforms, addressing the sensitivity-specificity trade-offs and challenges posed by resource-limited settings inherent in conventional methods. In this review, we trace the developmental milestones of IA techniques and elucidate the fundamental mechanisms of relevant IA techniques and CRISPR/Cas systems. Synergistic strategies for coupling IA techniques with CRISPR/Cas systems were summarized. Subsequently, personalized applications including point-of-care testing devices, droplet microfluidics platforms for rare biomarker detection, and IA/CRISPR/Cas-based nanosensors were introduced. Finally, several challenges and perspectives in the field are discussed.

Keywords

CRISPR/Cas system / isothermal amplification / molecular diagnostics / personalized applications / point-of-care testing

References

[1] K. J. Land, D. I. Boeras, X. S. Chen, A. R. Ramsay, R. W. Peeling, Nat. Microbiol. 2019, 4, 46.

[2] S. S. Mahshid, S. G. Yedire, R. S. Moakhar, T. AbdElFatah, S. Mahshid, Nat. Rev. Bioeng. 2025, 3, 187.

[3] A. Garrido-Maestu, M. Prado, Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2022, 21, 1913.

[4] Y. Zhao, F. Chen, Q. Li, L. Wang, C. Fan, Chem. Rev. 2015, 115, 12491.

[5] Z. Wei, X. Wang, H. Feng, F. Ji, D. Bai, X. Dong, W. Huang, Crit. Rev. Biotechnol. 2022, 43, 415.

[6] S. Lee, L. Bi, H. Chen, D. Lin, R. Mei, Y. Wu, L. Chen, S. W. Joo, J. Choo, Chem. Soc. Rev. 2023, 52, 8500.

[7] T. Kang, J. Lu, T. Yu, Y. Long, G. Liu, Biosens. Bioelectron. 2022, 206, 114109.

[8] J. S. Gootenberg, O. O. Abudayyeh, J. W. Lee, P. Essletzbichler, A. J. Dy, J. Joung, V. Verdine, N. Donghia, N. M. Daringer, C. A. Freije, C. Myhrvold, R. P. Bhattacharyya, J. Livny, A. Regev, E. V. Koonin, D. T. Hung, P. C. Sabeti, J. J. Collins, F. Zhang, Science 2017, 356, 438.

[9] L. Cong, F. A. Ran, D. Cox, S. Lin, R. Barretto, N. Habib, P. D. Hsu, X. Wu, W. Jiang, L. A. Marraffini, F. Zhang, Science 2013, 339, 819.

[10] J. S. Gootenberg, O. O. Abudayyeh, M. J. Kellner, J. Joung, J. J. Collins, F. Zhang, Science 2018, 360, 439.

[11] J. A. Doudna, E. Charpentier, Science 2014, 346, 1258096.

[12] J. P. Broughton, X. Deng, G. Yu, C. L. Fasching, V. Servellita, J. Singh, X. Miao, J. A. Streithorst, A. Granados, A. Sotomayor-Gonzalez, K. Zorn, A. Gopez, E. Hsu, W. Gu, S. Miller, C. Y. Pan, H. Guevara, D. A. Wadford, J. S. Chen, C. Y. Chiu, Nat. Biotechnol. 2020, 38, 870.

[13] L. Villiger, J. Joung, L. Koblan, J. Weissman, O. O. Abudayyeh, J. S. Gootenberg, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2024, 25, 464.

[14] T. Y. Liu, G. J. Knott, D. C. J. Smock, J. J. Desmarais, S. Son, A. Bhuiya, S. Jakhanwal, N. Prywes, S. Agrawal, M. Díaz De León Derby, N. A. Switz, M. Armstrong, A. R. Harris, E. J. Charles, B. W. Thornton, P. Fozouni, J. Shu, S. I. Stephens, G. R. Kumar, C. Zhao, A. Mok, A. T. Iavarone, A. M. Escajeda, R. McIntosh, S. Kim, E. J. Dugan, I. G. I. Testing Consortium, K. S. Pollard, M. X. Tan, M. Ott, D. A. Fletcher, L. F. Lareau, P. D. Hsu, D. F. Savage, J. A. Doudna, I. Sylvain, A. Ciling, M. Zhu, C. Williams, A. Baldwin, Nat. Chem. Biol. 2021, 17, 982.

[15] Y. Tang, L. Gao, W. Feng, C. Guo, Q. Yang, F. Li, X. C. Le, Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 11844.

[16] M. M. Kaminski, O. O. Abudayyeh, J. S. Gootenberg, F. Zhang, J. J. Collins, Nat. Biomed. Eng. 2021, 5, 643.

[17] T. Wang, Z. Wang, L. Bai, X. Zhang, J. Feng, C. Qian, Y. Wang, R. Wang, TrAC, Trends Anal. Chem. 2023, 168, 117328.

[18] J. S. Chen, E. Ma, L. B. Harrington, M. D. Costa, X. Tian, J. M. Palefsky, J. A. Doudna, Science 2018, 360, 436.

[19] J. D. Habimana, R. Huang, B. Muhoza, Y. N. Kalisa, X. Han, W. Deng, Z. Li, Biosens. Bioelectron. 2022, 203, 114033.

[20] C. Myhrvold, C. A. Freije, J. S. Gootenberg, O. O. Abudayyeh, H. C. Metsky, A. F. Durbin, M. J. Kellner, A. L. Tan, L. M. Paul, L. A. Parham, K. F. Garcia, K. G. Barnes, B. Chak, A. Mondini, M. L. Nogueira, S. Isern, S. F. Michael, I. Lorenzana, N. L. Yozwiak, B. L. MacInnis, I. Bosch, L. Gehrke, F. Zhang, P. C. Sabeti, Science 2018, 360, 444.

[21] R. Shi, L. Zhong, G. Liu, W. C. Mak, TrAC, Trends Anal. Chem. 2024, 177, 117796.

[22] C. Zhang, T. Belwal, Z. Luo, B. Su, X. Lin, Small 2022, 18, 2102711.

[23] W. Zhou, L. Hu, L. Ying, Z. Zhao, P. K. Chu, X. F. Yu, Nat. Commun. 2018, 9, 5012.

[24] M. Wang, M. Chen, X. Wu, X. Huang, B. Yu, Cell Mol. Biol. Lett. 2023, 28, 73.

[25] S. Rahimi, S. R. Balusamy, H. Perumalsamy, A. Ståhlberg, I. Mijakovic, Nucleic Acids Res. 2024, 52, 10040.

[26] E. Di Carlo, C. Sorrentino, Biomark. Res. 2024, 12, 156.

[27] S. Del Giovane, N. Bagheri, A. C. Di Pede, A. Chamorro, S. Ranallo, D. Migliorelli, L. Burr, S. Paoletti, H. Altug, A. Porchetta, TrAC, Trends Anal. Chem. 2024, 172, 117594.

[28] A. E. Modell, D. Lim, T. M. Nguyen, V. Sreekanth, A. Choudhary, Trends Pharmacol. Sci. 2022, 43, 151.

[29] J. C. Guatelli, K. M. Whitfield, D. Y. Kwoh, K. J. Barringer, D. D. Richman, T. R. Gingeras, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1990, 87, 1874.

[30] E. Fahy, D. Y. Kwoh, T. R. Gingeras, Genome Res. 1991, 1, 25.

[31] J. Compton, Nature 1991, 350, 91.

[32] G. T. Walker, M. C. Little, J. G. Nadeau, D. D. Shank, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1992, 89, 392.

[33] G. T. Walker, M. S. Fraiser, J. L. Schram, M. C. Little, J. G. Nadeau, D. P. Malinowski, Nucleic Acids Res. 1992, 20, 1691.

[34] A. Fire, S. Q. Xu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1995, 92, 4641.

[35] T. Notomi, H. Okayama, H. Masubuchi, T. Yonekawa, K. Watanabe, N. Amino, T. Hase, Nucleic Acids Res. 2000, 28, e63.

[36] F. B. Dean, S. Hosono, L. Fang, X. Wu, A. F. Faruqi, P. Bray-Ward, Z. Sun, Q. Zong, Y. Du, J. Du, M. Driscoll, W. Song, S. F. Kingsmore, M. Egholm, R. S. Lasken, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 5261.

[37] J. Van Ness, L. K. Van Ness, D. J. Galas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 4504.

[38] J. Qian, T. M. Ferguson, D. N. Shinde, A. J. Ramírez-Borrero, A. Hintze, C. Adami, A. Niemz, Nucleic Acids Res. 2012, 40, e87.

[39] M. Vincent, Y. Xu, H. Kong, EMBO Rep. 2004, 5, 795.

[40] N. Kurn, P. Chen, J. D. Heath, A. Kopf-Sill, K. M. Stephens, S. Wang, Clin. Chem. 2005, 51, 1973.

[41] O. Piepenburg, C. H. Williams, D. L. Stemple, N. A. Armes, PLoS Biol. 2006, 4, e204.

[42] R. Fang, X. Li, L. Hu, Q. You, J. Li, J. Wu, P. Xu, H. Zhong, Y. Luo, J. Mei, Q. Gao, J. Clin. Microbiol. 2009, 47, 845.

[43] P. M. Lizardi, X. Huang, Z. Zhu, P. Bray-Ward, D. C. Thomas, D. C. Ward, Nat. Genet. 1998, 19, 225.

[44] A. R. Connolly, M. Trau, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2720.

[45] A. Gansen, A. M. Herrick, I. K. Dimov, L. P. Lee, D. T. Chiu, Lab Chip 2012, 12, 2247.

[46] F. Schuler, F. Schwemmer, M. Trotter, S. Wadle, R. Zengerle, F. von Stetten, N. Paust, Lab Chip 2015, 15, 2759.

[47] J. Chen, X. Zhou, Y. Ma, X. Lin, Z. Dai, X. Zou, Nucleic Acids Res. 2016, 44, e130.

[48] H. Deng, X. Zhou, Q. Liu, B. Li, H. Liu, R. Huang, D. Xing, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 41151.

[49] M. Huang, X. Zhou, H. Wang, D. Xing, Anal. Chem. 2018, 90, 219.

[50] A. Singh, G. Patel, S. S. Patel, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 24522.

[51] M. T. Doganay, E. Roman, A. M. Hujer, R. A. Bonomo, S. G. Deeks, D. R. Kuritzkes, M. S. Draz, Adv. Mater. 2024, 36, 2311634.

[52] Q. Lin, H. Gou, X. Qu, K. Jia, Y. Deng, D. Li, Q. Cai, Y. Liang, X. Xu, Y. Li, J. Lin, L. Li, Y. Jiang, S. Du, L. Deng, B. Yan, R. Liu, C. Li, J. Zhang, M. Liao, Adv. Sci. 2025, 2502708.

[53] R. M. Dirks, N. A. Pierce, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 15275.

[54] P. Yin, H. M. T. Choi, C. R. Calvert, N. A. Pierce, Nature 2008, 451, 318.

[55] S. Cai, M. Chen, M. Liu, W. He, Z. Liu, D. Wu, Y. Xia, H. Yang, J. Chen, Biosens. Bioelectron. 2016, 85, 184.

[56] J. Wei, X. Gong, Q. Wang, M. Pan, X. Liu, J. Liu, F. Xia, F. Wang, Chem. Sci. 2018, 9, 52.

[57] M. Mohammadniaei, M. Zhang, J. Ashley, U. B. Christensen, L. J. Friis-Hansen, R. Gregersen, J. G. Lisby, T. L. Benfield, F. E. Nielsen, J. H. Rasmussen, E. B. Pedersen, A. C. R. Olinger, L. T. Kolding, M. Naseri, T. Zheng, W. Wang, J. Gorodkin, Y. Sun, Nat. Commun. 2021, 12, 5089.

[58] H. Yan, Y. Wen, Z. Tian, N. Hart, S. Han, S. J. Hughes, Y. Zeng, Nat. Biomed. Eng. 2023, 7, 1583.

[59] M. M. Ali, F. Li, Z. Zhang, K. Zhang, D. K. Kang, J. A. Ankrum, X. C. Le, W. Zhao, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 3324.

[60] R. M. Bialy, A. Mainguy, Y. Li, J. D. Brennan, Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 9009.

[61] C. Yao, R. Zhang, J. Tang, D. Yang, Nat. Protoc. 2021, 16, 5460.

[62] Z. Zhu, L. Yang, TrAC, Trends Anal. Chem. 2024, 180, 117902.

[63] T. L. Dangerfield, I. Paik, S. Bhadra, K. A. Johnson, A. D. Ellington, Nucleic Acids Res. 2023, 51, 488.

[64] K. Mao, H. Zhang, F. Ran, H. Cao, R. Feng, W. Du, X. Li, Z. Yang, J. Hazard. Mater. 2024, 462, 132793.

[65] D. M. Heithoff, L. Barnes, S. P. Mahan, G. N. Fox, K. E. Arn, S. J. Ettinger, A. M. Bishop, L. N. Fitzgibbons, J. C. Fried, D. A. Low, C. E. Samuel, M. J. Mahan, JAMA Netw. Open 2022, 5, e2145669.

[66] I. M. Lobato, C. K. O'Sullivan, TrAC, Trends Anal. Chem. 2018, 98, 19.

[67] R. K. Daher, G. Stewart, M. Boissinot, M. G. Bergeron, Clin. Chem. 2016, 62, 947.

[68] J. N. Farb, S. W. Morrical, Nucleic Acids Res. 2009, 37, 2336.

[69] Q. Cui, Y. Jin, J. Zhu, X. Guo, T. Bao, Z. Wu, W. Wen, X. Zhang, S. Wang, Chem. Eng. J. 2024, 494, 152952.

[70] J. Wang, N. Shimada, A. Maruyama, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 39396.

[71] Y. Li, H. Li, H. Zheng, H. Wu, K. Liu, J. Wang, C. Yang, X. Ma, C. Sun, Sens. Actuators B 2022, 364, 131880.

[72] C. Jung, A. D. Ellington, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1825.

[73] Y. Liu, W. Guo, Y. Zhang, X. Lu, Q. Yang, W. Zhang, Food Chem. 2023, 423, 136301.

[74] R. Barrangou, L. A. Marraffini, Mol. Cell 2014, 54, 234.

[75] M. Jinek, K. Chylinski, I. Fonfara, M. Hauer, J. A. Doudna, E. Charpentier, Science 2012, 337, 816.

[76] K. S. Makarova, Y. I. Wolf, O. S. Alkhnbashi, F. Costa, S. A. Shah, S. J. Saunders, R. Barrangou, S. J. J. Brouns, E. Charpentier, D. H. Haft, P. Horvath, S. Moineau, F. J. M. Mojica, R. M. Terns, M. P. Terns, M. F. White, A. F. Yakunin, R. A. Garrett, J. van der Oost, R. Backofen, E. V. Koonin, Nat. Rev. Microbiol. 2015, 13, 722.

[77] S. A. Jackson, R. E. McKenzie, R. D. Fagerlund, S. N. Kieper, P. C. Fineran, S. J. J. Brouns, Science 2017, 356, eaal5056.

[78] J. K. Nuñez, P. J. Kranzusch, J. Noeske, A. V. Wright, C. W. Davies, J. A. Doudna, Nat. Struct. Mol. Biol. 2014, 21, 528.

[79] P. Samai, N. Pyenson, W. Jiang, G. W. Goldberg, A. Hatoum-Aslan, L. A. Marraffini, Cell 2015, 161, 1164.

[80] I. Yosef, D. Shitrit, M. G. Goren, D. Burstein, T. Pupko, U. Qimron, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 14396.

[81] Z. Arslan, R. Wurm, O. Brener, P. Ellinger, L. Nagel-Steger, F. Oesterhelt, L. Schmitt, D. Willbold, R. Wagner, H. Gohlke, S. H. J. Smits, Ü. Pul, Nucleic Acids Res. 2013, 41, 6347.

[82] J. Wang, J. Li, H. Zhao, G. Sheng, M. Wang, M. Yin, Y. Wang, Cell 2015, 163, 840.

[83] S. Silas, G. Mohr, D. J. Sidote, L. M. Markham, A. Sanchez-Amat, D. Bhaya, A. M. Lambowitz, A. Z. Fire, Science 2016, 351, aad4234.

[84] P. Mohanraju, C. Saha, P. van Baarlen, R. Louwen, R. H. J. Staals, J. van der Oost, Nat. Rev. Microbiol. 2022, 20, 351.

[85] S. J. J. Brouns, M. M. Jore, M. Lundgren, E. R. Westra, R. J. H. Slijkhuis, A. P. L. Snijders, M. J. Dickman, K. S. Makarova, E. V. Koonin, J. van der Oost, Science 2008, 321, 960.

[86] E. Deltcheva, K. Chylinski, C. M. Sharma, K. Gonzales, Y. Chao, Z. A. Pirzada, M. R. Eckert, J. Vogel, E. Charpentier, Nature 2011, 471, 602.

[87] R. Pinilla-Redondo, D. Mayo-Muñoz, J. Russel, R. A. Garrett, L. Randau, S. J. Sørensen, S. A. Shah, Nucleic Acids Res. 2020, 48, 2000.

[88] D. C. Swarts, J. van der Oost, M. Jinek, Mol. Cell 2017, 66, 221.

[89] X. Huang, W. Sun, Z. Cheng, M. Chen, X. Li, J. Wang, G. Sheng, W. Gong, Y. Wang, Nat. Commun. 2020, 11, 5241.

[90] L. Yang, G. Chen, J. Wu, W. Wei, C. Peng, L. Ding, X. Chen, X. Xu, X. Wang, J. Xu, Anal. Chem. 2024, 96, 5471.

[91] H. Nishimasu, F. A. Ran, P. D. Hsu, S. Konermann, S. Shehata, N. Dohmae, R. Ishitani, F. Zhang, O. Nureki, Cell 2014, 156, 935.

[92] S. H. Sternberg, S. Redding, M. Jinek, E. C. Greene, J. A. Doudna, Nature 2014, 507, 62.

[93] H. Tang, D. Wang, Y. Shu, Signal Transduct. Target. Ther. 2022, 7, 271.

[94] T. P. Huang, Z. J. Heins, S. M. Miller, B. G. Wong, P. A. Balivada, T. Wang, A. S. Khalil, D. R. Liu, Nat. Biotechnol. 2023, 41, 96.

[95] J. Chen, Y. Chen, L. Huang, X. Lin, H. Chen, W. Xiang, L. Liu, Nat. Biotechnol. 2025, 43, 558.

[96] G. Cao, N. Yang, Y. Xiong, M. Shi, L. Wang, F. Nie, D. Huo, C. Hou, ACS Sens. 2023, 8, 4655.

[97] S. Lu, X. Tong, Y. Han, K. Zhang, Y. Zhang, Q. Chen, J. Duan, X. Lei, M. Huang, Y. Qiu, D. Y. Zhang, X. Zhou, Y. Zhang, H. Yin, Nat. Biomed. Eng. 2022, 6, 286.

[98] J. Zhang, Z. Li, C. Guo, X. Guan, L. Avery, D. Banach, C. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202403123.

[99] O. O. Abudayyeh, J. S. Gootenberg, P. Essletzbichler, S. Han, J. Joung, J. J. Belanto, V. Verdine, D. B. T. Cox, M. J. Kellner, A. Regev, E. S. Lander, D. F. Voytas, A. Y. Ting, F. Zhang, Nature 2017, 550, 280.

[100] S. Konermann, P. Lotfy, N. J. Brideau, J. Oki, M. N. Shokhirev, P. D. Hsu, Cell 2018, 173, 665.

[101] C. Zhang, S. Konermann, N. J. Brideau, P. Lotfy, X. Wu, S. J. Novick, T. Strutzenberg, P. R. Griffin, P. D. Hsu, D. Lyumkis, Cell 2018, 175, 212.

[102] Y. Wang, Y. Peng, H. Zhou, Z. Gao, J. Nanobiotechnol. 2023, 21, 389.

[103] T. Meng, Y. Ren, Q. Wang, L. Lu, Y. Luo, J. Zhang, Q. Zhang, B. B. Dzantiev, M. Negahdary, Y. Wan, Y. Sun, F. Song, Sens. Actuators B 2024, 400, 134946.

[104] T. Wu, C. Liu, S. Zou, R. Lyu, B. Yang, H. Yan, M. Zhao, W. Tang, Nat. Chem. Biol. 2023, 19, 1384.

[105] L. B. Harrington, D. Burstein, J. S. Chen, D. Paez-Espino, E. Ma, I. P. Witte, J. C. Cofsky, N. C. Kyrpides, J. F. Banfield, J. A. Doudna, Science 2018, 362, 839.

[106] J. Yang, X. Li, Q. He, X. Wang, J. Tang, T. Wang, Y. Zhang, F. Yu, S. Zhang, Z. Liu, L. Zhang, F. Liao, H. Yin, H. Zhao, Z. Deng, H. Zhang, Nature 2024, 633, 465.

[107] T. Karvelis, G. Bigelyte, J. K. Young, Z. Hou, R. Zedaveinyte, K. Budre, S. Paulraj, V. Djukanovic, S. Gasior, A. Silanskas, Č. Venclovas, V. Siksnys, Nucleic Acids Res. 2020, 48, 5016.

[108] X. Ye, H. Wu, J. Liu, J. Xiang, Y. Feng, Q. Liu, Trends Biotechnol. 2024, 42, 1410.

[109] R. Wang, X. Zhao, X. Chen, X. Qiu, G. Qing, H. Zhang, L. Zhang, X. Hu, Z. He, D. Zhong, Y. Wang, Y. Luo, Anal. Chem. 2020, 92, 2176.

[110] X. Sun, Y. Wang, L. Zhang, S. Liu, M. Zhang, J. Wang, B. Ning, Y. Peng, J. He, Y. Hu, Z. Gao, Anal. Chem. 2020, 92, 3032.

[111] J. You, H. Park, H. Lee, K. Jang, J. Park, S. Na, Biosens. Bioelectron. 2023, 224, 115078.

[112] S. Wang, H. Li, K. Dong, W. Shu, J. Zhang, J. Zhang, R. Zhao, S. Wei, D. Feng, X. Xiao, W. Zhang, Biosens. Bioelectron. 2023, 226, 115139.

[113] L. Ma, J. Wang, Y. Li, D. Liao, W. Zhang, X. Han, S. Man, J. Hazard. Mater. 2023, 443, 130234.

[114] I. K. Sam, Y. Y. Chen, J. Ma, S. Y. Li, R. Y. Ying, L. X. Li, P. Ji, S. J. Wang, J. Xu, Y. J. Bao, G. P. Zhao, H. J. Zheng, J. Wang, W. Sha, Y. Wang, J. Infect. 2021, 83, 54.

[115] R. Wang, C. Qian, Y. Pang, M. Li, Y. Yang, H. Ma, M. Zhao, F. Qian, H. Yu, Z. Liu, T. Ni, Y. Zheng, Y. Wang, Biosens. Bioelectron. 2021, 172, 112766.

[116] A. Sen, M. Masetty, S. Weerakoon, C. Morris, J. S. Yadav, S. Apewokin, J. Trannguyen, M. Broom, A. Priye, Biosens. Bioelectron. 2024, 257, 116292.

[117] L. Li, S. Li, N. Wu, J. Wu, G. Wang, G. Zhao, J. Wang, ACS Synth. Biol. 2019, 8, 2228.

[118] X. Tong, K. Zhang, Y. Han, T. Li, M. Duan, R. Ji, X. Wang, X. Zhou, Y. Zhang, H. Yin, Nat. Chem. Biol. 2024, 20, 885.

[119] X. Ding, K. Yin, Z. Li, M. M. Sfeir, C. Liu, Biosens. Bioelectron. 2021, 184, 113218.

[120] Y. Wang, H. Chen, K. Lin, Y. Han, Z. Gu, H. Wei, K. Mu, D. Wang, L. Liu, R. Jin, R. Song, Z. Rong, S. Wang, Nat. Commun. 2024, 15, 3279.

[121] S. Shen, W. Wang, Y. Ma, S. Wang, S. Zhang, X. Cai, L. Chen, J. Zhang, Y. Li, X. Wu, J. Wei, Y. Zhao, A. Huang, S. Niu, D. Wang, Nat. Commun. 2024, 15, 9304.

[122] H. Li, L. Xiu, X. Guo, Q. Hu, K. Yin, Chem. Eng. J. 2024, 482, 148872.

[123] P. Liu, Y. Lin, X. Zhuo, J. Zeng, B. Chen, Z. Zou, G. Liu, E. Xiong, R. Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202401486.

[124] Z. H. Cheng, X. Y. Luo, S. S. Yu, D. Min, S. X. Zhang, X. F. Li, J. J. Chen, D. F. Liu, H. Q. Yu, Nat. Commun. 2025, 16, 1166.

[125] J. Dong, S. Zhou, Y. Liu, L. Deng, Z. Huang, J. Chen, J. Li, C. Hou, D. Huo, Chem. Eng. J. 2023, 471, 144507.

[126] X. M. Huang, H. Y. Wang, P. F. Liu, K. R. Zhao, L. Wang, Biosens. Bioelectron. 2022, 216, 114683.

[127] L. L. Zheng, B. B. Fan, Y. Fu, J. Wei, Y. Z. Ye, Y. Q. Gui, S. Y. Zhang, Y. Q. Wei, J. P. Yin, J. H. Li, M. G. Jin, B. Pang, Biosens. Bioelectron. 2025, 271, 117035.

[128] M. Chen, J. Zhang, Y. Peng, J. Bai, S. Li, D. Han, S. Ren, K. Qin, H. Zhou, T. Han, Y. Wang, Z. Gao, Biosens. Bioelectron. 2022, 218, 114792.

[129] J. Chen, B. Ren, Z. Wang, Q. Wang, J. Bi, X. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 55423.

[130] L. Ding, S. Cao, C. Qu, Y. Wu, S. Yu, ACS Sens. 2024, 9, 1877.

[131] S. Xing, Z. Lu, Q. Huang, H. Li, Y. Wang, Y. Lai, Y. He, M. Deng, W. Liu, Theranostics 2020, 10, 10262.

[132] L. Luo, F. Dong, D. Li, X. Li, X. Li, Y. Fan, C. Qi, J. Luo, L. Li, B. Shen, ACS Sens. 2024, 9, 1438.

[133] B. Shen, L. Li, C. Liu, X. Li, X. Li, X. Cheng, H. Wu, T. Yang, W. Cheng, S. Ding, Anal. Chem. 2023, 95, 4486.

[134] R. Hu, W. Yang, J. Li, L. Jiang, M. Li, M. Zhang, Y. Kang, X. Cheng, S. Zhu, L. Zhao, W. He, M. Guo, S. Ding, H. Wu, W. Cheng, Small Methods 2024, 8, 2400195.

[135] L. Chen, M. Hu, X. Zhou, Trends Biotechnol. 2025, 43, 98.

[136] S. Y. Li, Q. X. Cheng, J. K. Liu, X. Q. Nie, G. P. Zhao, J. Wang, Cell Res. 2018, 28, 491.

[137] S. Y. Li, Q. X. Cheng, J. M. Wang, X. Y. Li, Z. L. Zhang, S. Gao, R. B. Cao, G. P. Zhao, J. Wang, Cell Discov. 2018, 4, 20.

[138] D. Li, C. Sun, X. Mei, L. Yang, TrAC, Trends Anal. Chem. 2023, 158, 116878.

[139] F. Hu, Y. Liu, S. Zhao, Z. Zhang, X. Li, N. Peng, Z. Jiang, Biosens. Bioelectron. 2022, 202, 113994.

[140] W. Wang, Q. Ge, X. Zhao, TrAC, Trends Anal. Chem. 2023, 160, 116960.

[141] W. Yin, J. Zhuang, J. Li, L. Xia, K. Hu, J. Yin, Y. Mu, Small 2023, 19, 2303398.

[142] Q. A. Phan, L. B. Truong, D. Medina-Cruz, C. Dincer, E. Mostafavi, Biosens. Bioelectron. 2022, 197, 113732.

[143] E. Macchia, F. Torricelli, M. Caputo, L. Sarcina, C. Scandurra, P. Bollella, M. Catacchio, M. Piscitelli, C. Di Franco, G. Scamarcio, L. Torsi, Adv. Mater. 2024, 36, 2309705.

[144] G. Kabay, J. DeCastro, A. Altay, K. Smith, H. Lu, A. M. Capossela, M. Moarefian, K. Aran, C. Dincer, Adv. Mater. 2022, 34, 2201085.

[145] J. H. Soh, E. Balleza, M. N. Abdul Rahim, H. M. Chan, S. Mohd Ali, J. K. C. Chuah, S. Edris, A. Atef, A. Bahieldin, J. Y. Ying, J. S. M. Sabir, Trends Biotechnol. 2022, 40, 1346.

[146] K. Ngocho, X. Yang, Z. Wang, C. Hu, X. Yang, H. Shi, K. Wang, J. Liu, Small 2024, 20, 2400086.

[147] P. Zhang, C. Liu, C. Modavi, A. Abate, H. Chen, Trends Biotechnol. 2024, 42, 353.

[148] H. Wu, X. Cao, Y. Meng, D. Richards, J. Wu, Z. Ye, A. J. deMello, Biosens. Bioelectron. 2022, 211, 114377.

[149] J. S. Park, K. Hsieh, L. Chen, A. Kaushik, A. Y. Trick, T. Wang, Adv. Sci. 2021, 8, 2003564.

[150] F. X. Liu, J. Q. Cui, H. Park, K. W. Chan, T. Leung, B. Z. Tang, S. Yao, Anal. Chem. 2022, 94, 5883.

[151] Y. X. Leong, E. X. Tan, S. X. Leong, C. S. Lin Koh, L. B. Thanh Nguyen, J. R. Ting Chen, K. Xia, X. Y. Ling, ACS Nano 2022, 16, 13279.

[152] M. H. Seo, J. Y. Yoo, M. S. Jo, J. B. Yoon, Adv. Mater. 2020, 32, 1907082.

[153] M. Qiu, Z. Yuan, N. Li, X. Yang, X. Zhang, Y. Jiang, Q. Zhao, C. Man, J. Hazard. Mater. 2024, 471, 134323.

[154] W. Wang, J. Sun, Y. Gao, X. X. Jia, Y. Ye, S. Ren, Y. Peng, D. Han, H. Zhou, Z. Gao, X. Sun, J. Hazard. Mater. 2025, 482, 136523.

[155] M. A. Ahamed, M. A. U. Khalid, M. Dong, A. J. Politza, Z. Zhang, A. Kshirsagar, T. Liu, W. Guan, Biosens. Bioelectron. 2024, 246, 115866.

[156] R. Chowdhry, S. Z. Lu, S. Lee, S. Godhulayyagari, S. B. Ebrahimi, D. Samanta, Trends Biotechnol. 2023, 41, 1549.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). Interdisciplinary Medicine published by Wiley-VCH GmbH on behalf of Nanfang Hospital, Southern Medical University.