本文展示了一种可沿复杂拓扑构建三维微流控通道的新方法。首先用3D打印制备带有开放通道和不同几何形状的基底，随后采用低分辨率真空成型法，将加热后的热塑性薄膜贴合到基底表面以封闭开放通道。由于热塑性薄膜主要跟随基底的宏观形貌，而微通道因尺寸较小可抵抗薄膜流入，因此能够密封位于复杂多平面表面上的通道。该方法对不同基底几何形状的一致性密封能...
本研究提出一种将局域表面等离子共振（LSPR）传感阵列与平行微流道集成的无标记多路检测系统。LSPR传感阵列通过纳米压印和溅射金在聚碳酸酯（PC）基底上制备，形成可产生Fano型共振光谱的纳米等离子结构。聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流道与PC LSPR阵列经(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷（APTES）表面处理和氧等离子处理后键合，构成...
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引发的新冠疫情已成为近几十年来全球最大公共卫生紧急事件。SARS-CoV-2基因组中已发现数千个突变，部分突变株传播力更强，可能取代原始毒株。近期，B.1.1.7（Alpha）、B.1.351（Beta）和B.1.617.2（Delta）等具有更高传播性的变异株被检出，并在全球...
将微流控传感器与比率光电化学（PEC）策略结合用于实际样品检测，常受限于大体积空间分辨设备以及波长或电位依赖的配对光活性材料。本文报道了一种基于光致变色复合平台的微流控比率磁-光电化学（M-PEC）生物传感器，以解决上述问题。作为概念验证，作者将光致变色色心介导的 Bi2WO6−x/非晶 BiOCl 纳米片/Bi2S3（p-BWO-...
非法毒品在边境、港口和机场的走私日益威胁公共卫生，快速检测痕量毒品仍是挑战。本文报道一种用于可卡因检测的激光诱导免疫荧光生物传感器。该传感器采用单体亲和柱，柱内固定化过量苯甲酰爱康因（BEC）-牛血清白蛋白（BSA）偶联物作为半抗原捕获层。在无 cocaine 时，荧光标记单克隆抗体 IP3G2-Dy-654 被亲和柱捕获；当样品中...
新冠疫情的快速传播促使科学界寻找能够理解其致病性、传播性和感染性的技术，以支持疫苗与治疗开发，并推动生物传感器快速、可靠、精确地检测病原病毒。本文提出一种数值模拟方法，用于分析可显著改善生物传感器性能（尤其是灵敏度与检测限）的设计参数。施加交流电热（ACET）力可在微流控通道内产生涡旋流动，增强目标分子向反应表面的输运，从而缩短生物...
本研究成功开发了一种基于氟化交联聚合物布拉格波导光栅的光学生物传感器，用于检测银杏内酯A抑制肺微血管内皮细胞（PMVEC）凋亡的有效药物浓度。合成氟化光敏聚合物SU-8（FSU-8）作为传感核心层，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为传感窗口包层。通过药理学研究分析并确定银杏内酯A抑制PMVEC凋亡的有效药物浓度范围为5–10 µg/m...
与氧浓度梯度相关的生理事件可为判断代谢细胞状态提供重要信息。现有氧传感方法（光学光致发光、磁共振和扫描电化学）虽已成熟，但在分辨率、实时性能、复杂度和成本方面存在局限。本文报道一种基于定制互补金属氧化物半导体（CMOS）微芯片和铂（Pt）涂层表面微电极阵列（MEA）的电化学成像系统，用于测量细胞二维氧浓度梯度并计算耗氧率（OCR）。...
本文综述了基于图案化等离激元纳米结构阵列并与微流控芯片集成的等离激元生物传感器在多种生物医学检测中的最新进展。随着表面等离子共振（SPR）、局域表面等离子共振（LSPR）折射率传感、SPR成像（SPRi）和表面增强拉曼散射（SERS）等技术的持续发展，等离激元生物传感器在微型化、高灵敏、无标记和实时检测方面取得显著进步。微流控集成进...
光流体流通式生物传感器正用于单颗粒检测，尤其作为病原体诊断工具。芯片灵敏度受设计参数、照明方式（侧照明与顶照明）以及流场构型（抛物线流、二维流体聚焦2DHF和三维流体聚焦3DHF）影响。本文建立并验证了综合考虑光学、波导、荧光和流体动力学的模型，用于比较不同设计组合的信号差异。模型结果与物理器件实验一致：侧照明3DHF设计产生最强且...
针对SARS-CoV-2全球疫情对血清学检测的迫切需求，本文构建了一种全光纤菲涅尔反射微流控生物传感器（FRMB），将全光纤光学系统、微流控芯片和多模光纤生物探针集成于一体。系统采用单模-多模光纤耦合器（SMFC）同时完成入射光传输以及菲涅尔反射光的收集与传输，无需透镜、分色镜等光学分离元件，从而显著简化结构并提高光传输效率，适用于...
场效应晶体管（FET）生物传感器能够快速检测疾病相关生物标志物，是即时诊断（POC）的有前景工具。卷起纳米技术可批量制备三维微管，在构建 FET 生物传感器方面具有独特优势。本文提出将 FET 生物传感器与卷起微管相结合，开发微流控诊断生物传感器。作者将 III 族氮化物材料氮化铟（InN）集成到卷起微管中，作为 FET 沟道。In...
由食源性病原菌引起的食源性疾病是食品安全领域的重大问题，因此快速筛查和灵敏检测食源性病原菌对保障食品安全具有重要意义。目前，已有大量研究报道将生物传感器与信号放大技术相结合，实现病原菌的快速灵敏检测。本综述系统总结了生物传感器耦合信号放大技术用于病原菌检测的研究进展，内容涵盖：（1）生物传感器的发展历史、基本概念与工作原理；（2）生...
官方食品化学安全检测通常依赖液相色谱或气相色谱联用质谱，虽为定量确证的金标准，但需采样、送中央实验室、昂贵设备和专业人员。因此，现场快速筛查食品污染物的便携式手持设备需求增加。近年来，智能手机基、微流控芯片基和纸基设备与电化学及光学生物传感平台集成取得进展，便携式质谱也可能将确证分析从实验室带到现场。尽管这些系统为便携式食品检测带来...
自纸基分析装置作为潜在诊断平台被提出以来，研究者围绕即时检测（POC）需求开展了大量工作，尤其是将化学发光（CL）免疫分析适配到纸基格式。纸基技术成本低、操作简便、样品和试剂用量少，结合CL/生物发光（BL）的高灵敏度、宽线性范围和无需外部光源的特点，有望用于现场检测。然而，相关科学产出尚未转化为日常生活中的广泛应用。本文综述了纸基...
倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）兼具光纤布拉格光栅与长周期光纤光栅的优点，在生化传感领域受到广泛关注。钙调蛋白（calmodulin, CaM）广泛分布于真核细胞，可调节腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶等酶，并介导细胞增殖、环核苷酸代谢等过程；体内CaM水平异常会影响代谢、神经生长和记忆，因此检测其浓度具有重要意义。本文提出并实验验证了一种...
本文提出一种用于预测基于荧光的光学生物传感器检测信号的模型与仿真方法。该传感器由光流控波导构成，典型应用是在将病原体相关DNA或RNA序列用荧光标记后，通过流式实验测定生物样品中的病原体浓度。文章概述了传感器几何结构、制备工艺以及预测模型的基本原理，并将模型结果与三种不同传感器设计的实验结果进行比较。传感器利用液芯反谐振反射波导（A...
我们展示了由等离子体-光子混合高发射率超表面构成的高灵敏荧光生物传感器。该超表面由带孔硅波导与堆叠互补（SC）金纳米结构组成，可适用于从抗体到核酸的多种靶标。作为验证，免疫球蛋白G（IgG）经微流控通道固定于超表面后，即使在 5 pg/mL（约34 fM）的极低浓度下也能以标度方式直接检测。此外，癌症标志物抗p53抗体在 SC 超表...
生物传感器的性能通常在缓冲液中优化，导致其在真实生物样品中应用时出现不一致。现有降低样品基质干扰的策略往往复杂且难以自动化和微型化，例如样品稀释或血清/血浆回收。本研究首次利用数百条实际微流控免疫分析氟聚合物试纸条，系统分析微流控系统中的血清基质干扰。由于干扰因素具有检测特异性，作者考察了三种酶联免疫分析：直接小鼠IgG/抗小鼠Ig...
光纤局域表面等离子共振（FO LSPR）传感器因可便携、实时、远程检测而受到关注，但光纤端面传感面积小常限制灵敏度。为提高性能，需要增强入射光与限定区域内等离子纳米结构的相互作用。两个纳米粒子以纳米间距排列形成的二聚体能有效增强光–纳米结构相互作用，其纳米间隙通过热点效应显著增强受限区域电磁场强度。本文采用苯硫醇处理降低金纳米粒子间...