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...
本文报道了一种用于检测耶尔森菌（Yersinia）的新型微悬臂梁生物传感器。该传感器采用CMOS兼容工艺批量制备，由SOI硅微悬臂梁阵列构成，通过压电驱动和激光多普勒振动系统检测共振频率变化。为克服细菌尺寸较大导致的结合效率低问题，作者引入二级抗体对微悬臂梁表面进行修饰，使F1抗体定向排列并暴露Fab结合位点，从而增加有效结合位点。...
本文报道了两种基于不同传感基质的尿素生物传感器，并将其分别集成到无线测量系统和微流控测量系统中。两种传感器分别为磁性微球（MBs）-脲酶/氧化石墨烯（GO）/二氧化钛（TiO2）体系和MBs-脲酶/GO/氧化镍（NiO）体系。无线测量系统验证了远程检测尿素的可行性，但作者指出其稳定性和精度仍需改进。微流控测量系统则展示了动态条件下的...
本文报道了一种基于电容式微加工超声换能器（CMUT）的生物传感器在制造与信号处理方面的改进，以提高信噪比。该传感器采用互指排列的CMUT结构，分析区镀有金膜，并与有机玻璃（plexiglass）微通道组装，用于液体相检测。CMUT通过晶圆键合工艺制备，可在浸没条件下以5 MHz工作。研究开发并训练了卷积神经网络（CNN），将传感器接...
基于局域表面等离子共振（LSPR）的等离激元生物传感器因可集成、微型化、多参数、实时和无标记检测，成为便携式光学生物传感平台的重要候选。本文开发了一种与微流控芯片集成的低成本等离激元生物传感器阵列，用于无标记检测外泌体。以阳极氧化铝（AAO）薄膜作为蒸发金的低成本掩膜，制备有序金纳米椭球阵列，并将其与微流控芯片集成以实现多参数检测。...
本文提出一种用于多路分析的一次性微流控电化学纸基器件，该器件由16条独立微流控通道和电化学检测单元组成。与传统蜡打印纸基微流控器件相比，其制备无需高成本蜡打印机，而是采用廉价裁切打印机在滤纸上制作微流控图案，并结合商业多路模块实现8至16通道电化学测量；首次同时对工作电极和参比电极进行多路复用。16个通道可分别采用循环伏安、方波伏安...
污水处理厂是地表水中药物化合物主要释放源，即使低浓度也可能产生长期环境不利影响。为高效控制药物去除，需要实时识别。目前此类化合物定量依赖专业实验室，耗时且昂贵。本文报道一种用于检测药物化合物双氯芬酸的新型生物传感器，其成本低、操作简便，可直接现场应用。双氯芬酸的识别基于基因工程酵母细胞，这些细胞在双氯芬酸存在下以浓度依赖方式产生绿色...
本文报道了一种低成本单壁碳纳米管（SWCNT）/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）纳米复合微线（N-MW）电子生物传感器，采用光学微光刻与逐层纳米组装（LbL）工艺制备。传感器以硅/二氧化硅为基底，图案化金电极，并在光刻胶模具中通过 PDDA/PSS 聚电解质前驱层交替沉积 PEDOT 与 SWCNT，形成高比表面积纳米复合微...
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...
过去十年，生物传感器研究迅速发展，使多种疾病能够实现新型、高灵敏度和床旁诊断。本文综述了可用于预测和诊断常见胎盘病理的生物传感器研究进展。文章首先概述了母体循环中生物标志物及其表征方法，包括与妊娠并发症多种病理生理过程相关的氧化应激标志物、血管生成因子、胎盘碎片和炎症生物标志物。随后，本文评述了由微流控技术和纳米材料赋能的新型生物传...
食用受污染双壳贝类导致的诺如病毒感染事件对消费者和贝类产业均造成负面影响。现有病毒回收与PCR检测方法成本高、耗时长，且缺乏快速、易用、可现场或野外使用的检测手段，难以在从养殖到餐桌的全链条中定位污染点并保障贝类质量。本文综述了当前诺如病毒检测方法并讨论新兴技术。基于组学的检测进展有望发现可用于现场快速检测试剂盒的新型生物标志物，部...
免疫学方法广泛用于医学诊断中多种分析物的检测与定量，但相关分析挑战通常要求这些检测在中心实验室完成。近年来，临床对可在患者近端快速开展的免疫诊断需求持续增长。生物传感器是实现免疫诊断从中心实验室向即时检测（POCT）转移的关键技术之一。本综述旨在介绍这一转移过程的现状，重点讨论基于生物传感器的系统所起的作用。文章首先概述目前中心实验...
微流控与先进生物传感技术结合具有样品量小、试剂与样品精确操控等优势，有助于开发可负担的医院患者监测即时检测（POCT）方法。然而，即时诊断的成功与普及依赖于通过无痛、无创的现场检测快速获得可靠结果。本文开发了一种简单、混合集成的光学微流控生物传感器，用于快速检测样品中的分析物。该传感器基于比色光学吸收原理：样品与合适显色底物混合后，...
本文提出一种在微流控通道内通过一步无电镀锌置换反应快速制备表面增强拉曼光谱（SERS）活性银纳米结构的新方法。以铜胶带为基底，PDMS微流控通道封装后，注入AgNO3溶液，Cu向Ag+提供电子，使其在通道底部原位还原并生长为Ag纳米结构，整个过程可在10 min内完成，显著短于传统数小时工艺。该方法无需高真空、高温、光刻或昂贵设备，...
由患者自身免疫系统针对外来物质产生的自抗体，正成为癌症早期检测中极具吸引力的生物标志物。这些血清免疫生物标志物即使对应抗原含量很低，也能大量产生，因而构成一类稳定且微创的疾病生物标志物，尤其适用于癌症诊断。尽管已有大量研究采用传统分子生物学方法以及前沿光学和电化学传感策略检测自抗体，但多数方法尚难以直接应用于临床实验室外场景。本文详...
体外功能性肝区化模型是重现生理肝脏特征的关键问题，氧浓度被认为是调节肝区化的潜在主要因素。本研究在含大鼠肝细胞培养的微流控设备中集成铂(II)八乙基卟啉（PtOEP）氧传感器，用于对培养室内氧浓度进行二维映射。肝细胞贴壁 3 h 后，传感器显示强烈的氧耗竭，导致设备中心出现缺氧。开始 30 min 培养基灌注后，监测到由细胞呼吸沿培...
细胞镰变是脱氧镰状血红蛋白（HbS）在胞内聚合，使红细胞变形、僵硬，进而引起异常血液流变和疼痛性血管闭塞的过程。目前检测该过程主要依赖光学显微镜观察细胞形态，以及细胞变形性和血液流变测量。由于细胞电阻抗对细胞结构和生物物理特性变化敏感，可作为异常血液流变的潜在标志物，并且比光学方法更易集成到即时检测设备中。本文开发了一种基于微流控的...