诺如病毒是重要食源性病原体，造成全球重大健康与经济负担。现有检测方法昂贵且难以现场部署。本研究设计了一种基于微流控的介电电学生物传感器，用于检测食源性致病病毒，并以噬菌体 MS2 作为诺如病毒替代物进行验证。该传感器由富集器和检测器组成：富集器为叉指电极阵列，在微流控通道中通过介电电泳效应将病毒颗粒操纵至检测器；检测器为修饰抗 MS...
单癌细胞分析对准确诊断和预后至关重要。本文报道在互锁螺旋双极电极（iBPE）阵列上对单个黑色素瘤细胞进行选择性介电电泳（DEP）捕获与电化学分析。DEP捕获后，单个黑色素瘤细胞被流体动力转移至皮升级腔室进行后续分析。iBPE的互锁螺旋端（传感极）用于读出电化学酶联免疫吸附试验（eELISA），定量细胞表面抗原黑色素瘤细胞黏附标志物（...
表面等离子共振（SPR）已广泛用于生物传感、环境检测和化学工业，但传统 SPR 生物传感器的性能常受分析物向传感表面传质限制，尤其在小分子或低浓度物质检测中更为明显。本研究提出一种快速、高灵敏的 SPR 生物传感器，通过整合交流电渗（ACEO）和介电电泳（DEP）增强目标分析物在传感表面的收集能力。上述两种效应均由交流电场产生，并可...
许多应用需要对流动中的分散颗粒进行上游样品处理，以提高颗粒浓度（如增强生物传感器准确性）或降低浓度（如去除污染物）。交流介电电泳（DEP）已广泛用于流动中颗粒捕获，但其力随距电极边缘距离迅速衰减，纳米级颗粒如病毒和细菌只能在靠近电极表面处被捕获，从而限制可用流速并影响实际器件应用。相反，交流电渗（ACEO）可将颗粒驱动至电极表面，但...
表面等离子共振（SPR）是一种可用于无标记、实时传感的光学现象，能够直接测量生物分子相互作用并检测溶液中的生物标志物。以往基于等离子体纳米孔阵列的研究多利用近红外或红外区的异常光学传输（EOT）模式监测和检测多种生物分子。尽管该类阵列提高了生物分子检测的灵敏度和通量，但仍存在溶液分子扩散导致检测困难、器件制备复杂以及近红外/红外检测...
血浆中淀粉样蛋白β1-40（Aβ1-40）与Aβ1-42比值分析可实现阿尔茨海默病（AD）的高精度诊断，但血浆Aβ检测因存在大量生物大分子干扰而难以常规开展。本文开发了一种水凝胶图案化螺旋微电极生物传感器，并结合跳跃式介电电泳（hDEP）力，用于Aβ检测。该传感器将负介电电泳（nDEP）与正介电电泳（pDEP）交替作用，形成hDEP...
本研究利用高灵敏介电电泳（DEP）驱动生物传感器平台分析血浆淀粉样蛋白β（Aβ）1–40和Aβ1–42，评估根据Aβ-PET阳性及脑淀粉样血管病（CAA）神经影像标准分类受试者中精确筛查CAA的可行性。前瞻性纳入25例非阿尔茨海默病（non-AD）和19例阿尔茨海默病（AD）受试者，并按改良Boston标准分为CAA−与CAA+（可...
癌症干细胞（CSCs）是脑肿瘤尤其是胶质母细胞瘤治疗的关键靶点，但其在肿瘤或培养物中含量低（<5%），传统分离依赖荧光或磁性标记，可能诱导细胞分化。沉降场流分离（SdFFF）是一种温和、无标记的细胞分选方法，但未来从患者来源肿瘤中鉴定和纯化 CSCs 仍需耦合在线检测与表征手段。本研究首次证明超高频介电电泳（UHF-DEP）微流控生...
体液核酸与蛋白生物标志物的检测和定量是疾病筛查与诊断的关键，但现有平台多依赖qPCR、ELISA或侧流免疫分析，步骤复杂、耗时、成本高，不适合常规即时检测。本文提出一种一次性通用即时生物传感器概念，用于在稀释血清中直接检测和定量核酸及蛋白标志物。该传感器以T形叉指金微电极为核心，利用介电电泳、电热效应和热泳，在交流电场与焦耳热产生的...
交流电渗（AC EO）和介电电泳（DEP）可用于操控细菌以提高检测灵敏度，但多数电动力学增强生物传感器基于静止液体。正介电电泳（pDEP）有效捕获区通常过于靠近电极，难以使流动颗粒逆流向检测区移动，这对压力驱动流动中的电动力学辅助生物传感器构成挑战，尤其当流速较高且检测区较小时。本文提出一种微流控单壁碳纳米管（SWCNT）基场效应晶...
生物微机电系统（BioMEMS）是微机电系统（MEMS）在生物与生物医学领域的应用，近年来在疾病检测、诊断、治疗、药物递送、植入器件和组织工程中受到广泛关注。生物传感器与 BioMEMS 的核心目标之一是发展可在患者现场快速、准确进行预后或诊断的即时检测（POC）系统。分析物中颗粒的操控是 POC 与生物传感器平台的关键任务。介电电...
硅基光子微环谐振器因极小尺寸、高灵敏度以及可芯片化阵列集成的潜力而成为重要研究方向。随着生物传感器接近纳米尺度，分析物质量传递与结合动力学被认为是限制性能的关键因素。一种可能的解决方案是在微流控之外施加介电电泳力，以克服传统生物传感器的扩散限制。介电电泳涉及极化介电粒子在非均匀交流电场中的迁移，此前已成功用于纳米孔传感并实现约100...
本文报道了一种基于负介电电泳（DEP）光谱的生物传感检测方法，用于短单链DNA中的单核苷酸多态性（SNP）识别。作者将生物素化聚苯乙烯微球（PM）通过链霉亲和素与生物素化单链DNA结合，使微球表面携带不同末端或倒数第二核苷酸的DNA序列。在叉指电极产生的非均匀交流电场中，微球受到与频率相关的负DEP力；该力与微球在溶液中的漂移速度成...
介电电泳（DEP）是一种非破坏、非侵入技术，适用于即时医疗诊断。该技术可在微型平台上对细胞或分子等生物颗粒进行固定、分离、旋转和检测。利用互补金属氧化物半导体（CMOS）等先进平面工艺，可通过叉指电容生物传感器实现DEP。本文采用有限元仿真研究了叉指电极（IDE）阵列对微米和亚微米颗粒的介电电泳固定。CMOS兼容IDE被置于硅微流控...
传统表面等离子共振（SPR）生物传感器的性能常受目标分析物向传感表面扩散限制。本文报道一种将介电电泳（DEP）与交流电渗（ACEO）主动质量传输机制集成的 SPR 生物传感器，通过施加交流电场增强分析物向传感表面的输运并缩短检测时间。两种效应均依赖由电极形状调控的交流电场，且电极同时作为 SPR 传感区。作者通过电场分布和微粒轨迹数...
本文报道了一种基于常规微加工技术制备的微结构等离子体传感器，可直接适配经典表面等离子共振成像（SPRI）系统。该器件采用200 μm宽的金互指电极，既作为SPR传感基底，又通过施加交流电场在扫描流体中产生介电电泳（DEP）捕获和交流电渗（ACEO）位移，从而将目标物富集到电极表面。作者利用200 nm和1 μm聚苯乙烯微球以及5–1...
本文报道了一种单片互补金属氧化物半导体（CMOS）生物传感器平台的设计与表征。该平台由基于开关矩阵的 9216 个碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）阵列及相应读出电路组成。开关矩阵可灵活选择并同步将 96 个传感元件路由至对应读出通道。为实现 50 kΩ 至 1 GΩ 范围内的电阻测量，作者采用低噪声、宽带宽、宽动态范围跨阻连续时...
利用介电电泳（DEP）操纵纳米材料是微/纳科学的重要研究方向，可服务于微流控、纳米机器和生物传感器等应用。DEP 利用非均匀电场与可极化纳米材料诱导偶极之间的相互作用，实现分离、捕获、旋转、推进和组装，具有无标记、非侵入和低成本等优势。本文系统概述了 DEP 操纵纳米材料的基本理论、微/纳电极构型、近年进展、当前挑战与潜在应用，重点...
本文报道了一种用于快速检测低浓度大肠杆菌O157:H7的微流控MEMS生物传感器的设计、制备与测试。该传感器包含聚焦区和传感区：聚焦区由电镀金斜坡垂直电极对和嵌入微通道内的45°倾斜薄膜指电极对组成，可产生正介电电泳力，将细菌细胞驱向微通道中心；流体拖曳力随后将聚焦后的细胞输送至传感区。传感区嵌入三组互指电极阵列（IDEA），分别具...
本文报道一种基于阻抗的生物传感器，用于快速同时检测极低浓度沙门氏菌血清型 B、D 和 E。该传感器包含聚焦区和三个检测区。聚焦区采用斜坡式电镀垂直电极对与倾斜薄膜指状电极对，产生正介电电泳（p-DEP）力，将细菌细胞聚焦并浓缩至微通道中心，并导向检测区。检测区由三组叉指电极阵列（IDEA）组成，每组 20 对指状电极，表面涂覆抗沙门...