本文采用具有同轴流聚焦结构的玻璃毛细管微流控方法，制备了荧光水凝胶葡萄糖生物传感器（FHGB）微滴。先将丙烯酰胺（AAm）单体、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBAm）和引发剂过硫酸铵（APS）分散相与含TEMED和Krytox 157FSH的氟碳油连续相共流，形成水/油微滴并聚合为聚丙烯酰胺（PAAm）微滴；随后用NaOH/T...
近年来，基于遗传改造报告细胞的传感器被用于连续在线水质监测。本文报道了一种新型流通式微流控装置的设计、组装与性能，该装置固定了经遗传改造的酿酒酵母细胞；当受到双氯芬酸刺激时，酵母表达荧光蛋白，其荧光强度由荧光显微镜检测。尽管已有多种固定细胞检测不同分析物的装置，但本系统的创新在于能够安全封闭传感器细胞，从而获得不因细胞流失而失真的荧...
本文报道了一种与 CMOS 工艺兼容、具有 Ta2O5 敏感表面的离子敏感场效应晶体管（ISFET）。该器件通过采用亚阈值工作模式并降低电容对亚阈值摆幅的影响，实现了高灵敏度。以该 ISFET 为基础构建了 L-肉碱生物传感器：将肉碱乙酰转移酶（CAT）固定化于 ISFET 敏感表面，固定化酶仍具有活性（模型板 0.082 U/g）...
本研究报道了一种用于流动条件下实时动态监测尿素浓度的便携式电化学生物传感器。针对慢性肾病和腹膜透析患者需要连续监测尿素的需求，作者将固定脲酶的多孔丝素蛋白膜安装于聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控腔中，并与经氨基化处理的丝网印刷碳电极组成传感单元，整体封装于3D打印外壳内。样品在蠕动泵驱动下以恒定流速通过传感器，脲酶催化尿素水解，产生...
细胞外调节激酶（ERK）是决定细胞增殖、分化和迁移等命运的关键调控分子。本文提出一种用于在时间分辨生长因子刺激下学习 ERK 动力学的新型实验流程。遗传编码的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器具有高信噪比，可在每个时间点获取大量单细胞 ERK 活性；计算机控制微流控则精细调节刺激的时间模式。利用该平台，作者观察到静态表皮生长因子...
了解微流控细胞培养系统中溶解氧的可用性，对重建生理相关微环境并提供可靠、可重复的测量条件至关重要。体内不同组织细胞经历不同氧张力，体外可通过专用培养仪器调控外部氧浓度。虽然现代培养箱可方便调整培养条件，但要在微流控芯片内控制生理相关微环境，必须集成氧传感器。尽管已有多种方法监测单层细胞存在下的氧水平，微流控三维细胞培养的氧需求以及二...
毒理学研究与床边医学监测通常要求超灵敏且无创，但现有生物标志物分析多为离线检测，难以捕捉低丰度标志物。本文报道一种名为 dLABer 的活体呼气生物标志物检测系统，将活体大鼠、呼气采样、微流控输送和生物传感器集成，用于自动追踪呼气携带的生物标志物。实验表明，dLABer 可在线、选择性检测并区分不同环境颗粒物（PM）注射大鼠呼出的炎...
纳米技术的兴起与微电子工业的成功推动了生物传感器向微纳尺度微型化。本特刊聚焦微尺度与纳尺度生物传感器的最新进展，包括自驱动微马达的材料、制备和应用。特刊共收录七篇论文，其中五篇研究论文和两篇综述论文，涵盖从生物传感器设计到集成化细胞微环境代谢物监测等多个相关主题。具体方向包括纸基试纸条、数字微流控芯片、细胞培养微环境中的代谢物监测、...
超材料（MM）启发的微波生物传感器为诊断方法和预后工具提供了有价值的补充。其基本原理是利用健康组织与病变组织之间独特的介电特征差异，结合非电离辐射，提供与超声设备相当的分辨率和准确性，因而适用于无创、无标记生物传感。高Q因子超材料谐振器与微流控系统集成后，可凭借小检测体积和紧凑尺寸加速片上实验室和即时诊断。本文综述了基于先进超材料生...
双酚A（BPA）检测因食品安全与环境健康受到广泛关注。本文首次将DNA功能化溶液门控石墨烯场效应晶体管（SGGT）集成于微流控系统中，用于BPA的循环检测。当水溶液中存在BPA时，单链DNA（ssDNA）和双链DNA（dsDNA）分子均从石墨烯表面解离并释放，导致器件电学性能发生变化。器件沟道电流随BPA浓度单调变化。与ssDNA修...
尽管重金属污染监测在科学和技术上具有重要意义，但开发用于现场监测的快速、低成本且高灵敏微阵列传感器仍具挑战。本文开发了一种 DNA 纳米结构微阵列（DNM），其具有管状三维传感表面和有序纳米形貌，用于快速、灵敏地多重检测重金属离子。设计中采用 DNA 四面体结构探针（TSPs）构建传感界面，形成空间分辨且密度可调的传感点，从而改善微...
癌症和心血管疾病等严重威胁人类健康，生物标志物α-L-岩藻糖苷酶（AFU）和心肌肌钙蛋白I（cTnI）分别用于肝细胞癌和心血管疾病检测。本文报道一种超灵敏等离子体生物传感器，通过金属-半导体-金属结构将金纳米粒子的局域表面等离子体吸收转换为电流，实现全人血中AFU与cTnI的实时、平行检测。传感器以IGZO薄膜为光电导基底，Cr/A...
本文报道了一种集成微流控通道的无标记生物分子检测传感器，其核心为大面积（约1 cm²）垂直排列且密集堆积的金纳米棒/纳米天线阵列。该传感器利用局域表面等离子共振（LSPR）接收、局域并放大外部光信号，通过监测纳米天线上方紧焦区域内生物分子结合引起的共振峰位移实现检测。表面经硫醇化探针DNA固定和6-巯基-1-己醇封闭后，可特异性捕获...
分子诊断显著推进疾病早期检测，利用多电极阵列（MEA）对生物标志物（如DNA、RNA、蛋白质）进行电化学传感展现出可观前景。电极表面纳米化可提高捕获探针表面覆盖度与更有利的取向，并产生纳米尺度特有的传质现象，从而提升传感器性能。本研究旨在探究电极纳米结构对电场引导DNA探针固定及多重核酸检测的影响。为此，作者采用纳米孔金（np-Au...
本研究报道了一种用于检测神经元细胞细胞外基质中脑源性神经营养因子（BDNF）的电化学双探针免疫传感器（DPI）。工作探针通过在金纳米粒子（AuNPs）/导电聚合物（CP）复合层上共价固定捕获抗 BDNF 抗体（Cap Ab）制备；生物偶联探针则通过滴涂由自组装导电聚合物 AuNPs、检测抗 BDNF 抗体（Det Ab）和甲苯胺蓝 ...
本文提出一种灵敏度提升的电化学测量架构，用于通过检测心血管疾病（CVD）生物标志物 S100β 蛋白和 C 反应蛋白（CRP）辅助 CVD 诊断。新架构包括改进的电化学测量装置设计，可优化化学与生物分子反应条件，并引入新型生物芯片设计。基于该架构开展电化学阻抗测量实验，数据与相关研究论文“利用锯齿形电极提高微型无标记电化学生物传感器...
单细胞细胞因子分泌分析对于理解细胞功能异质性和开发新疗法至关重要。现有荧光和比色方法需要繁琐标记，影响细胞完整性并限制时间分辨率。本文提出一种无标记光流体纳米等离子体生物传感器，用于实时单细胞分析。该传感器将金纳米孔阵列与多功能微流控系统结合，利用小体积微腔和气动阀隔离单个细胞，并通过蛇形调节通道控制湿度，抑制 PDMS 蒸发造成的...
实时观察生物事件对生命科学具有重要意义。除了解剖结构变化，实时可视化驱动细胞行为的化学通讯同样关键。本文报道一种电化学成像系统，可捕获活组织切片中化学梯度的动态变化。该系统由CMOS微芯片、片上恒电位仪、片上控制逻辑以及用于离体组织实验的微流控器件组成，微芯片集成8192个可配置铂（Pt）表面电极。文中详细描述了数据处理与可视化、传...
无创监测细胞在药物处理下分泌蛋白，是药物开发和细胞毒性检测中的关键工具。本文展示了一种表面功能化方法，用于特异性检测细胞释放的蛋白，并构建了集成高灵敏回音壁模式生物传感器（WGMB）与精确微流控控制的平台，实现无标记、实时检测。该平台可实时测量细胞生物标志物释放，具有纳摩尔级灵敏度。表面功能化方法通过生物素—链霉亲和素体系将抗体固定...
纳米MoS2因优异性质在传感领域受到广泛关注。本研究提出一种微流控与电化学生物传感方法，用于副结核（paratuberculosis, pTb）特异性miRNAs的多路检测。作者合成了负载铜铁氧体（CuFe2O4）纳米颗粒的MoS2纳米片复合材料，并将miRNA特异性生物素标记巯基化分子探针和环戊二烯基铁己硫醇（FcSH）固定于Mo...