本研究开发了一种电化学微通道生物传感器平台，用于分析细胞乳酸代谢。该平台通过光刻、薄膜沉积和微流控技术制备。将乳酸氧化酶、单壁碳纳米管和壳聚糖混合制备功能生物材料，并将作为工作电极和空白电极的铂修饰一层薄普鲁士蓝。将功能生物材料滴加到电极上即得到乳酸生物传感器。结果表明，该电化学生物传感器灵敏度高达 567 nA mM−1 mm−2...
回音壁模式谐振器激光器有望实现极低本征检出限，但现有配置复杂且稳健性不足，限制了其在生物传感中的广泛应用。本文报道了一种集成 Al2O3:Yb3+ 微盘激光器的无标记生物传感器。选用 Al2O3:Yb3+ 是因为其光学损耗低，且发射位于 1020–1050 nm，处于水吸收带之外。器件在水环境中实现 1024 nm 单模激光输出，线...
本文报道了一种基于开源无线微流控恒电位仪的葡萄糖生物传感器。作者设计了名为 iMED 的三电极多通道恒电位仪，以运算放大器和 WiFi 微控制器为核心，可执行循环伏安法和安培法，并通过标准 WiFi 网络无线编程，将电化学数据上传至开源云服务器，无需台式计算机。iMED 与由同一微控制器控制的微流控系统整合，包含四个丝网印刷碳电极阵...
血液蛋白检测对临床分析至关重要。传统血液检测在集中实验室完成，结果回报慢；而即时检测（point-of-care, PoC）设备可在非实验室环境中快速给出结果，从而支持及时分析并降低医疗成本。成功的PoC平台需要无缝集成化学检测、流体管理和信号读出。本文提出一种用于PoC蛋白传感的集成、紧凑且自动化的电子系统。该系统由基于微流控的电...
本研究采用有限元方法（FEM）对静态模式悬浮微悬臂梁模型进行模拟，考察牛顿流体和非牛顿流体中微悬臂梁梁体的偏转。研究目标是设计并模拟一种悬浮微悬臂梁生物传感器，用于测定流体的动态粘度，并分析血液红细胞压积与传感器灵敏度之间的关系。该生物传感器为微结构，由嵌入微悬臂梁中的微流道组成。通过流体-结构相互作用（FSI）模拟，研究不同动态粘...
本研究针对用于骨质疏松管理的电化学生物传感器，考察多入口微流控器件中入口与出口微通道位置对样品预处理识别腔内流场、速度场和压力分布的影响。作者采用COMSOL Multiphysics和Fluent对三维不可压缩Navier–Stokes流动进行数值模拟，并使用显式双相体积流体（VOF）方程描述两相流。模拟表明，在注射泵驱动下，微通...
近年来，生物炼制对高价值化学品合成提出更高要求，内酰胺是尼龙工业中产量达百万吨级的重要大宗化学品。为筛选高产内酰胺生产菌株，亟需高通量内酰胺传感策略。本文报道一种稳健的活体内酰胺生物传感器，其由水凝胶微球封装工程化内酰胺响应大肠杆菌微菌落构成。该微球可通过液滴微流控技术便捷制造，制造速率最高可达每小时1000万个。传感器能够以剂量依...
近年来，基于等离子体纳米结构的光学亲和生物传感器受到广泛关注。其传感表面通常由分散在低敏感介质基底上的高敏感电磁热点组成。当敏感区选择性功能化、其余区域钝化时，分析物捕获速率和传感性能强烈依赖纳米等离子体架构。作者此前提出预测此类复杂架构分析物输运的解析模型，但主要基于数值模拟且仅部分验证。本研究测量多种微/纳等离子体结构（微线、纳...
倏逝波光学生物传感器已成为临床场景下核酸筛查的有吸引力替代方案。它们具有高灵敏度换能器，无需任何标签或标记即可检测多种基于核酸的生物标志物。这些光学生物传感器平台非常灵活，可通过共价表面化学方法将几乎无限范围的生物识别探针精确、稳健地固定到传感器表面。此外，通过与复杂且自动化的微流控系统整合，其应用可进一步增强，促进多路复用和用户友...
场效应晶体管（FET）生物传感器具有体积小、易于批量生产、通用性强和成本较低等优点。过去十年，基于硅纳米线、石墨烯和过渡金属二硫化物等多种纳米材料的 FET 型生物传感器被开发用于检测多种生物分子靶标，并可集成到便携式快速检测系统中，用于临床实验室和即时检测。本综述（197 篇参考文献）首先介绍 FET 生物传感器技术的特征，随后阐...
单分子相互作用测量通常依赖原子力显微镜（AFM）、光镊和磁镊等微操纵技术，但操作复杂、测量通量低，统计分析耗时。本文提出一种利用离心力对分子间键施加张力以测量结合力的方法。将抗体不可逆固定于两种不同密度的微珠表面，再与抗原反应形成三明治珠复合体；将复合体悬浮于密度介于两珠之间的溶剂中并旋转，离心力与浮力使复合体定向并接触腔壁，沉降方...
水传输能力是自然系统的基本特性，生命体系具有高效的水分管理功能。本文受树木水分传输行为启发，设计了一种用于一维（1D）纤维集合体的树状结构。该结构在传统棉纤维与电纺纳米纤维界面利用差动毛细效应实现快速水分传输。作者通过新型电纺技术成功制备树状芯纺纱，并通过精确调控纤维润湿性定量控制水分传输行为。基于树状芯纺纱的织物表现出优异的水分导...
本文报道了一种用于在密集排列的功能化液滴表面捕获生物分析物的先进微流控芯片。作者介绍了在芯片内生成、功能化并排列液滴的流程，并利用生物素/链霉亲和素模型验证了该液滴阵列从交叉流动液体中捕获分析物的能力。论文还提出将该液滴阵列与声学检测集成，作为可再生的生物分析物传感界面。通过建模表明，与相同占位面积的平面生物传感器相比，密排液滴具有...
本文报道了一种基于开放端多孔硅（OEPSi）膜的可重复使用、无标记微流控适配体传感器，用于凝血酶检测。样品溶液流经集成于微流控池中的OEPSi纳米通道时，凝血酶被固定于通道内壁的凝血酶结合适配体（TBA）捕获。凝血酶-适配体复合物的形成引起多孔硅层折射率变化，可通过反射干涉傅里叶变换光谱（RIFTS）测量。与闭端多孔硅的flow-o...
本研究报道了一种用于无标记检测外泌体的石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器。作者将化学气相沉积（CVD）单层石墨烯非共价功能化于 1-芘丁酸 N-羟基琥珀酰亚胺酯（PBASE），并通过 N-羟基琥珀酰亚胺酯与抗 CD63 抗体偶联，构建特异性识别界面。器件采用背栅结构，并在石墨烯表面集成 PDMS 微流控通道，使部分石墨烯暴露于...
生物传感器和芯片实验室等新技术正在降低生物细胞检测与表征的时间和成本，但单细胞或极低浓度细菌的检测仍面临信号变化过小、难以识别的挑战。本文提出在具有共面电极的生物传感器连接走线上引入绝缘层，以改进此前开发的阻抗谱生物传感器。作者采用阻抗谱技术，分析绝缘层对截止频率和归一化阻抗变化的影响，并结合电路模型、有限元仿真与实验验证。结果表明...
人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）衣壳是宿主蛋白和小分子结合的界面，参与病毒生活周期的多个步骤，但目前尚缺乏利用组装衣壳晶格定量测量宿主—病原体相互作用动力学的方法。本文开发了一种单分子荧光生物传感器，以自组装HIV-1衣壳蛋白（CA）管作为生物识别元件，并在微流控装置中利用全内反射荧光显微镜（TIRF）对衣壳结合物进行成像。该传感...
外源给予光动力剂六氨基左旋丙氨酸（HAL）可诱导原卟啉IX（PpIX）在恶性组织中积累，并在405 nm蓝光激发下发射特征红色荧光，从而实现光特异性检测。本研究确定体外处理条件（时间、浓度、温度及荧光染料添加）使HAL诱导的PpIX荧光能在单细胞水平区分尿液中脱落的膀胱癌细胞与良性成纤维细胞。最优条件下，癌细胞PpIX荧光比非癌细胞...
微囊藻毒素是淡水蓝藻产生且分布最广的毒素，其中微囊藻毒素-亮氨酸-精氨酸（MC-LR）与最严重的中毒事件相关。MC-LR通常存在于蓝藻细胞内，细胞裂解后释放到周围水体，因此同时掌握胞内与胞外毒素含量对风险评估和饮用水安全至关重要。本文报道一种基于电化学阻抗谱（EIS）的便携式微流控传感平台，可同时检测游离（胞外）和总MC-LR（胞内...
本文提出一种简单方法，用于优化基于生物阻抗细胞计数的芯片式单细胞传感器在低电导率介质中的工作频带。生物阻抗可通过提供电学特征来表征低浓度或单个细胞；为提取细胞内部特征，常需将阻抗测量频率提高至数十兆赫兹。对于单细胞，表征体积可小至1 pL，同时测量阻抗可从生理液体中的数十千欧增至低电导率介质中的数兆欧，例如水质分析。在高于数百千赫兹...