组成图示
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传感器类型
微流控生物传感器
检测对象
叶酸受体α（folate receptor alpha, FR-a）；实验验证使用抗叶酸抗体（anti-folic acid antibody, a-FA）作为模型配体。样品基质：目标应用为血液/血清样本；本文验证使用MES缓冲液（100 mmol/L, pH 2.3）和TBS缓冲液（pH 7.3）。
检测原理
该传感器以固定在工作接收电极SiO2表面的叶酸（FA）作为识别元件。当目标叶酸受体α（FR-a）或模型配体抗叶酸抗体（a-FA）与FA结合时，生物传感区表面高度和介电常数发生变化，改变激励电极与工作接收电极之间的电容耦合状态。C4D在300 kHz、6.0 Vp-p射频激励下，参考接收电极err主要反映缓冲液电导，工作接收电极ewr同时响应电导和生物结合界面变化，因此Sw-Sr差值随结合量增加而增大。检测无需氧化还原介质，避免电极-溶液直接接触；结合后通过极端pH变性a-FA实现再生。由于电导信号受溶液离子强度影响，复杂生物基质中灵敏度受限。
检测灵敏度
LOD: 16.9 mg mL−1 a-FA（3 h FA固定）
效应效果
负对照显示仅electrode/SiO2/APTS/FA体系对a-FA产生响应，而electrode/SiO2和electrode/SiO2/APTS无差异，说明信号来自FA-a-FA特异性结合。3 h FA固定时Sw-Sr为0.7 V，5 h为0.5 V，7 h为0.4 V；LOD为16.9 mg/mL a-FA。批内RSD分别为5.7%、7.9%和6.4%，3 h器件批间RSD为13.1%。作者强调样品/试剂消耗<7 μL、分析时间<2 min、自制电子电路<$100、无需洁净室，并可实时监测结合动力学。未报告实际临床样品加标回收率及与ELISA/HPLC/qPCR的对比。电导法灵敏度较低，复杂生物样本高离子强度可能掩盖信号，未来可通过金属纳米颗粒、更高激励电压、接地平面、更大传感面积和介电掺杂提升。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃基底上溅射Ti/Au/Ti电极（eexc、err、ewr），用于C4D激励与接收。
- 绝缘介质层：PECVD沉积50 nm SiO2薄膜，隔离电极与溶液，形成无接触检测界面。
- 硅烷化修饰层：3-(aminopropyl)triethoxysilane（APTS）自组装单层，提供氨基锚点。
- 识别元件：叶酸（folic acid, FA）固定于APTS表面，作为生物受体捕获FR-a或模型配体a-FA。
- 微流控通道：PDMS软刻蚀Y形微通道（宽250 μm、深50 μm），用于缓冲液/样品流动与再生。
- 信号读出：射频激励（300 kHz、6.0 Vp-p）与C4D电路，记录err/ewr电压差Sw-Sr。
中文摘要
本文报道一种基于玻璃/PDMS的微流控生物传感器，将电容耦合无接触电导检测（C4D）与叶酸（FA）生物识别元件集成，用于检测肿瘤标志物叶酸受体α（FR-a）。器件采用软刻蚀制备Y形微通道，玻璃基底上溅射Ti/Au/Ti电极并沉积50 nm SiO2绝缘层；工作接收电极表面经APTS硅烷化后固定FA。C4D通过激励电极施加射频信号，参考与工作接收电极分别监测介质电导及生物分子相互作用引起的界面变化，以Sw-Sr差值作为分析信号。实验以抗叶酸抗体（a-FA）作为模型配体替代FR-a，优化了硅烷化、FA固定时间、频率和峰峰值电压等参数。结果表明3 h固定信号最佳，LOD为16.9 mg/mL a-FA，批内RSD 5.7%，批间RSD 13.1%。该传感器无需氧化还原介质，避免电极-溶液界面污染，样品消耗<7 μL，分析时间<2 min，具有低成本、便携和实时监测生物分子相互作用的潜力。
英文摘要
We report a glass/PDMS-based microfluidic biosensor that integrates contactless conductivity transduction and folic acid, a target for tumor biomarker, as a bioreceptor. The device presents relevant advantages such as direct determination--dismiss the use of redox mediators as in faradaic electrochemical techniques--and the absence of the known drawbacks related to the electrode-solution interface. Characterizations of the functionalization processes and chemical sensor are described in this communication.