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...
本研究评估了在电化学微流控单元内利用光寻址方式检测并操纵局部 pH 梯度的可行性。系统由光寻址电极（LAE）和光寻址电位传感器（LAPS）组成，构成执行器—传感器平台。LAE 采用 SnO2:F/TiO2 结构，通过空间分辨光照诱导光电催化水氧化，在微流控通道内产生可控 H+ 梯度；LAPS 采用 n-Si/SiO2/Si3N4 结...
本研究报道了一种用于C-反应蛋白（CRP）全范围定量的便捷分析方法。CRP是感染和心血管事件的血液生物标志物。作者利用串联巨磁阻（GMR）传感器，在单次检测中直接测定未稀释人血清中整个诊断相关浓度范围内的CRP。该串联设计将一步夹心免疫分析与竞争免疫分析结合，可区分一步夹心法在高浓度下因“钩状效应”产生的多值剂量-响应曲线，从而实现...
传统生化反应监测通常只测量可检测的试剂或产物，并假设不可检测物种严格遵循化学计量关系，因此易受测量误差影响。本文基于金属氧化物薄膜晶体管（TFT）生物传感器，建立实时分子扩散模型，用于标定反应体系中试剂与产物的浓度。以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）与草酰乙酸（OAA）在苹果酸脱氢酶（MDH）催化下的反应为例，作者对多种不同初...
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...
阻抗生物传感器通过施加正弦输入电压，测量生物分子存在时引起的电阻抗变化。本文提出一种新型便携式阻抗生物传感器平台，利用微球作为标记物提高免疫检测灵敏度。该平台采用 2×4 互指电极阵列（电极宽度/间隙均为 10 μm）和微型阻抗分析仪，并集成微流控通道以评估微球标记带来的信号增强。为研究微球材料对传感器阵列的影响，作者测试了磁性、二...
传统动力学常数测量通常在平衡态进行，尤其当结合速率常数 kon 较低时，可能需要较大样品体积。若采用非平衡测量，样品会被流动的运行缓冲液稀释，导致结果偏差。在样品量有限的生物化学和医学应用中，亟需低体积动力学测量工具。本文结合实验、数值模拟与建模，提出一种基于表面等离子共振（SPR）的非平衡测量方法，将流动稀释效应转化为可校正因素，...
细胞外囊泡（EVs）因与特定临床状态密切相关而成为重要诊断生物标志物，但EVs表型分析通常耗时且需长时间孵育。本文报道一种基于干涉反射成像传感器（IRIS）的无标记、实时、多路EVs结合动力学检测方法。在微流控腔室中，EVs与表面固定的多种探针结合，通过调节孵育时间、流动条件、表面探针密度和探针特异性优化捕获反应。单个实验时间小于1...
本文综述了用于2019冠状病毒病（COVID-19）检测的纸基生物传感器（PBBs）研究进展。目前，PBBs 主要面向严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的病毒基因、病毒抗原和人体抗体三类靶标，涵盖试纸条、侧流层析（LFA）和纸基微流控（µPAD）等格式。文章比较了不同PBBs的结构特征、识别元件、纳米标记物、信号读...
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-...
本文提出一种基于金刚石中氮空位（NV）量子色心电荷态操控的无标记生物传感器概念，并将其与构建在硼掺杂金刚石（BDD）上的电化学微流控流动池传感器相结合。该器件可设定于特定电化学电位，从而锁定特定化学反应，同时由NV中心提供传感功能。NV中心电荷态占据首先通过门电极施加偏压进行初始制备，随后通过暴露于待测带电分子而改变。作者通过无标记...