综述：微/纳米制造技术在针尖实验室设备中的协同发展：最新进展、生物医学应用及面临的挑战

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Synergistic development of micro/nano fabrication for lab-on-the-needle devices: Recent advances, biomedical applications, and challenges

Lab-on-the-needle（LON）微纳米器件通过3D打印和拉丝工艺结合纳米材料涂层，实现了高效低成本的生物传感与无创诊断，在神经化学检测和疾病诊断中展现应用潜力，未来需通过AI/ML模型和跨学科整合突破系统融合瓶颈。

　　

摘要

利用微纳技术制造的“针尖实验室”（Lab-on-the-needle, LON）设备在开发新型生物传感器和诊断设备方面受到了广泛关注，这些设备旨在解决传统系统中存在的挑战和局限性。特别是，这类LON设备（包括LON贴片或微纳针尖（micro/nanopipette tip, M/NPT））已成为生物医学分析领域的新技术前沿。其原因在于它们具有较高的长宽比和独特的几何结构，以及模仿针状的仿生设计、便携性，并且可以通过纳米材料和涂层进行功能化处理。此外，得益于LON贴片和M/NPT平台的最新进展，这些设备在生物医学和临床应用中得到了广泛应用，尤其是在生物分子和神经化学物质的检测、疾病诊断以及生物成像方面。本文全面分析了LON贴片和M/NPT平台的最新制造技术，重点介绍了3D打印和拉伸制备方法，以及后续的纳米材料功能化和涂层处理。同时，还探讨了利用这些技术通过比色法、电化学方法和表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering, SERS）技术来提高特定生物分子和神经化学物质检测灵敏度的方法。这种技术具有低成本、低侵入性和提高患者舒适度的优势。然而，要设计出能够整合检测、诊断和治疗功能的混合系统，仍需解决LON贴片与M/NPT平台之间的差异及其独特功能所带来的挑战。因此，本文对下一代采用功能化纳米材料和涂层的混合LON系统提出了前瞻性展望，并讨论了利用人工智能/机器学习（AI/ML）预测分析模型及转化方法在未来的生物医学和临床应用中实现实时检测和诊断的可行性。

利用微纳技术制造的“针尖实验室”（Lab-on-the-needle, LON）设备在开发新型生物传感器和诊断设备方面受到了广泛关注，这些设备旨在解决传统系统中存在的挑战和局限性。特别是，这类LON设备（包括LON贴片或微纳针尖（micro/nanopipette tip, M/NPT））已成为生物医学分析领域的新技术前沿。其原因在于它们具有较高的长宽比和独特的几何结构，以及模仿针状的仿生设计、便携性，并且可以通过纳米材料和涂层进行功能化处理。此外，得益于LON贴片和M/NPT平台的最新进展，这些设备在生物医学和临床应用中得到了广泛应用，尤其是在生物分子和神经化学物质的检测、疾病诊断以及生物成像方面。本文全面分析了LON贴片和M/NPT平台的最新制造技术，重点介绍了3D打印和拉伸制备方法，以及后续的纳米材料功能化和涂层处理。同时，还探讨了利用这些技术通过比色法、电化学方法和表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering, SERS）方法来提高特定生物分子和神经化学物质检测灵敏度的方法。这种技术具有低成本、低侵入性和提高患者舒适度的优势。然而，要设计出能够整合检测、诊断和治疗功能的混合系统，仍需解决LON贴片与M/NPT平台之间的差异及其独特功能所带来的挑战。因此，本文对下一代采用功能化纳米材料和涂层的混合LON系统提出了前瞻性展望，并讨论了利用人工智能/机器学习（AI/ML）预测分析模型及转化方法在未来的生物医学和临床应用中实现实时检测和诊断的可行性。