组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
人绒毛膜促性腺激素（hCG）、β-淀粉样蛋白（Aβ）、甲胎蛋白（AFP）、白细胞介素-6（IL-6）、微小RNA（miRNA）、DNA、单纯疱疹病毒2型（HSV-2）、大肠杆菌（E. coli）、敌敌畏（dichlorvos）、DDT、炔雌醇（EE2）、砷（As）、葡萄糖（glucose）、丙泊酚（propofol）；样品基质：血清、血浆、全血、尿液、唾液、泪液、饮用水、河水、细胞培养液。
检测原理
微/纳流控芯片通过微泵、微阀、电渗、电润湿或毛细力将样品送入通道，目标物与固定在表面的识别元件（抗体、PNA、DNA探针、酶、MIP或全细胞）发生特异性结合。结合事件改变界面折射率、表面电荷、阻抗、电阻、电导、荧光强度或酶催化产物浓度，从而被 SPR/SPRI、电化学、纳米线电阻、SERS 或荧光读出。信号随目标浓度增加而增强或发生可定量变化。放大策略包括金纳米颗粒标记、脂质体包裹铁氰化钾/亚铁氰化钾、导电聚合物纳米线形成、纳米通道预浓缩、碳纳米管选择性富集和分子印迹聚合物识别，以降低检出限并提高选择性。
检测灵敏度
LOD: 10 fM（SPRI miRNA）；线性范围: 10–500 fM；LOD: 1 fM（Si 纳米线 miRNA）；LOD: 10 fM（Si 纳米线 DNA）；线性范围: 10 fM–20 pM；LOD: 5.0 fM（聚合物纳米线 miRNA）；LOD: 11.5 pM（SERS Aβ）；LOD: 1 pM；线性范围: 1 pM–1 mM（CNT 敌敌畏）；LOD: 2.72 nM（Nafion 纳流控 hCG）；线性范围: 1–50 fM（电化学 DNA 脂质体）；LOD: 0.2 fM（荧光）；线性范围: 0.25–10 ppm；LOD: 0.25 ppm（propofol）
效应效果
综述强调微/纳流控生物传感器可实现小体积、快速、便携和多单元操作集成。代表性性能：SPRI miRNA LOD 10 fM，比荧光微阵列灵敏 50 倍；Si 纳米线 miRNA LOD 1 fM，DNA 10 fM；聚合物纳米线 miRNA LOD 5.0 fM；SERS Aβ 11.5 pM 并区分毒性形式；CNT 敌敌畏 LOD 1 pM，10 min；Nafion 纳流控 hCG LOD 2.72 nM，15 min；电化学 DNA 1–50 fM，6 min，成本低于 50 美元；propofol 0.25 ppm，60 s。Nafion/MPTMS 抑制抗坏血酸、尿酸和对乙酰氨基酚干扰，Vroman 效应与 SAM 优化降低非特异吸附。未统一报告 RSD、稳定性或回收率，但主张适用于 POC、癌症、环境水和传染病检测。
传感器的构成
- 综述中常见微/纳流控生物传感器构成（非单一器件）：
- 基底/换能器：硅、玻璃、PDMS、PMMA 微流控芯片，提供通道、光学窗口或电学换能基础。
- 绝缘/电极层：热生长 SiO2、Au/Cr 接触、微电极阵列、硅纳米线，用于阻抗、电流、电阻或电导检测。
- 表面功能化层：烷硫醇自组装单分子层（SAM）、Nafion、MPTMS、金纳米颗粒、碳纳米管，用于固定识别元件、抗干扰或信号放大。
- 识别元件：抗体、适配体、肽核酸（PNA）、DNA 探针、葡萄糖氧化酶、乙酰胆碱酯酶、MIP、全细胞，用于特异性结合目标物。
- 信号标记/放大：荧光标记、DNA 包覆 Au 纳米颗粒、包裹铁氰化钾/亚铁氰化钾的脂质体、导电聚合物纳米线，用于产生光学或电化学信号。
- 流体操控单元：微泵、微阀、电渗、电润湿、毛细力，用于进样、混合、分离和预浓缩。
- 读出系统：SPR/SPRI、荧光、电化学阻抗/电位计、电阻/电导、SERS、纳米通道电导，输出与浓度相关的信号。
中文摘要
生物传感器是一类用于检测生物分子种类与含量的装置，通常依靠换能或传感元件的机械、化学或电学性质变化产生可测量信号，并常将样品提取、操控与检测集成于同一平台。本文首先概述当前生物传感器领域的研究现状，随后重点讨论微流控与纳流控生物传感器这一特殊类别，系统介绍其基础理论、制造方法以及若干代表性器件与应用。文中分析了微纳尺度下流体输运、双电层、电动力学、扩散与对流、滑移流动等物理机制，讨论了硅、玻璃、聚合物等基底材料，光刻、刻蚀、键合与表面修饰等制造技术，并综述了荧光、表面等离子共振、电化学、场效应、纳米线、SERS 等检测机制在癌症标志物、DNA、miRNA、环境污染物和病原微生物检测中的应用。
英文摘要
Biosensors are a broad array of devices that detect the type and amount of a biological species or biomolecule. Several different types of biosensors have been developed that rely on changes to mechanical, chemical or electrical properties of the transduction or sensing element to induce a measurable signal. Often, a biosensor will integrate several functions or unit operations such as sample extraction, manipulation and detection on a single platform. This review begins with an overview of the current state-of-the-art biosensor field. Next, the review delves into a special class of biosensors that rely on microfluidics and nanofluidics by presenting the underlying theory, fabrication and several examples and applications of microfluidic and nanofluidic sensors.