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...
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...
基于超表面辅助的太赫兹（THz）实时无标记生物传感器备受关注，但在 THz 波段对强吸收液体样品进行高灵敏度特异性检测仍具挑战。本文将石墨烯与 THz 超表面集成到微流控细胞中，用于高灵敏生物传感。所提出的 THz 石墨烯-超表面微流控平台可有效减少样品溶液体积，并增强生物分子与 THz 波之间的相互作用，从而提高灵敏度。作为概念验...
本研究开发了一种基于微流控颗粒积累的便携式生物传感器，用于铜离子的视觉定量检测。该传感器利用铜依赖型DNAzyme连接磁性微球（MMPs）和聚苯乙烯微球（PMPs），形成MMPs-DNAzyme-PMPs复合物。当存在铜离子时，DNAzyme被切割，使游离PMPs从复合物中释放。在毛细流驱动的微流控器件中，MMPs-DNAzyme-...
转移是决定癌症患者治疗与生存的关键复杂过程，临床亟需实时监测转移状态以指导治疗。本文提出一种基于秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的微流控生物传感器（WB biosensor），在明确环境中快速监测与转移相关的生化线索。与传统生物标志物方法相比，该传感器成本低、通量高，仅需对输出进行视觉量化。将成年线虫置于...
由于多数生物分子尺寸与太赫兹（THz）波长相当，THz 波段在生物医学和生物传感中受到关注。本文提出一种非侵入、无标记的 THz 生物传感器，用于水样生物样品的快速检测与实时监测。传感器采用微流控方式，并利用局部伪表面等离子体（LSSP）谐振器的高度局域化特性，使其对表面附近介电常数的微小变化具有高灵敏度。该传感器设计于 1 THz...
在临床实践中，红细胞（erythrocyte）沉降率是筛查中风、感染性疾病和恶性肿瘤等多种疾病的常用指标。传统病理检测通常需要1–2 h，且按Westergren金标准法每次需采集4–5 ml血液。为克服上述限制，本文提出一种快速（约1 min）且高能效的方法，在微流控芯片上利用电驱动微小血滴（约8 μl）的动态铺展，同时测定红细胞...
乳酸（LA）在肿瘤代谢及多种癌症恶性进展中发挥重要作用。本文报道了一种一步法、免清洗的微流控微滴生物传感器方法，用于高灵敏检测单个肿瘤细胞分泌的乳酸。该方法将乳酸脱氢酶（LDH）辅助的乳酸化学转化反应集成于体积约4.2 nL的水包油微滴中，使乳酸在LDH催化下氧化为丙酮酸，同时烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）被还原为具有内源荧光的NA...
初生细胞壁（PCW）是包围植物细胞的刚性而柔韧结构，在植物生长、细胞分化、细胞间通讯、水分运输和防御中发挥关键作用。电学阻抗谱（EIS）虽广泛用于哺乳动物细胞特性研究，但在植物科学中应用较少。本文设计并制备了一种基于 EIS 并与微流控平台耦合的生物传感器，用于在单细胞水平研究 PCW 的形成过程。具有完全再生 PCW 的拟南芥叶肉...
人工酶模拟物因高稳定性和优异催化活性而受到传感应用关注。本文报道二氧化铈纳米片（CeO2 NSs）具有氧化酶样、过氧化物酶样和过氧化氢酶样三重酶模拟活性，并通过比色法和电子顺磁共振（EPR）光谱加以验证。基于 CeO2 NSs 对过氧化氢（H2O2）的强催化活性，作者建立了用于活细胞中 H2O2 高通量检测的电化学方法。该分析微流控...
传统免疫传感器通常依赖分析物的被动扩散完成结合反应，因而存在灵敏度低和检测时间长的问题。本文报道了一种简单高效的阻抗免疫传感方法，用于同时克服免疫传感器的灵敏度与扩散限制。该方法将纳米棒覆盖的叉指电极结构优势、交流电热流（ACET）微搅拌效应与阻抗谱技术相结合。在侧电极施加偏置交流电场可诱导 ACET 微流，在数秒内将分析物快速对流...
可穿戴生物传感器因在健康监测中的应用潜力而受到关注，多路生物标志物分析可提高其灵敏度与可靠性。电子条码微粒有望实现多路生物标志物分析。与传统光学和等离子体条码相比，电子条码微粒可通过超紧凑电子读出平台进行分类。纳米电子条码通过在微粒上半部沉积薄氧化层实现，氧化层厚度和介电性质可调，从而调制微粒的频率依赖阻抗特征，并可在目标生物标志物...
多路复用可在单步中定量多种分析物，相比单项检测具有处理时间短、样本量低和单次成本更低的优势。目前流式细胞术是生物医学多路复用的金标准，但需要技术培训、大量数据处理以及高昂的运行和购置成本。为解决该问题，作者设计了数字条形码颗粒和微流控架构，用于多分析物定量。本文模拟并建模了基于条形码聚合物微颗粒的非荧光微流控阻抗检测，采用单一激励与...
光流体器件能够检测单分子，但通常需要更高的灵敏度与特异性，流体聚焦（HDF）可改善这一性能。本文在10 µm尺度微通道截面中，利用单层牺牲层实现了三维流体聚焦（3DHDF）。该设计通过缓冲液鞘流包裹样品液，需要四个流体端口并以压力驱动流动；在基底中刻蚀形成的低压腔（pit）使样品流下降并展平，随后缓冲液从上方和沟槽（trench）方...
为有效量化血样中红细胞（RBC）或血浆蛋白的变化，需同时测量血液粘度和红细胞沉降率（ESR）。传统微流控方法需要两个注射泵分别控制两种流体流速。本研究采用两个气压注射器（ACS）替代注射泵，将血液样品和参考流体送入 T 形微流控通道。由于 ACS 输送下各流体流速随时间不确定，研究选用红细胞悬浮于 40% 甘油溶液（Hct=7%）作...
本研究开发了一种基于液晶（LC）的多微流控免疫检测新格式，并将其集成于聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上。该设计中，液晶取向受微通道四壁与周围液晶界面强烈影响。当取向层涂覆于微通道内壁时，液晶呈垂直取向，在交叉偏振器下呈暗态；当抗原与固定在取向层上的抗体结合并覆盖通道壁后，液晶取向被破坏，光强由暗变亮。通过压力驱动流动，可按顺序以光学...
生物受体与其靶标之间的相互作用是开发高灵敏、高特异且稳健诊断器件的关键。生物受体在传感表面的间距和取向若不理想，会阻碍生物分子相互作用并降低生物传感器性能。本研究首次提出并实现了一种三维 DNA 折纸（DNA origami）设计，其包含针对检测体系定制的锚定点，用于在 Evalution 微流控平台中圆盘形微颗粒表面纳米结构化生物...
循环肿瘤细胞（CTCs）在血液中可为癌症检测、诊断和治疗监测提供重要信息。本文报道一种基于微流控狭窄通道的生物传感器系统，集成嵌入式电极，用于检测并计数血液中的癌细胞。该传感器在细胞通过狭窄通道时测量多频率阻抗幅值和相位。癌细胞在通过时发生变形，而血细胞保持完整，从而产生差异阻抗谱，可用于检测和计数CTCs。论文报道两种器件构型：一...
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...
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...