Development of a 3D graphene electrode dielectrophoretic device.
本文报道了一种基于50 μm厚石墨烯纸和100 μm双面胶的新型三维电极微装置的设计与制备。该装置由六层50 μm×0.7 cm×2 cm石墨烯纸与五层双面胶交替叠层构成，夹持于玻璃载片上，并用计算机控制微钻在叠层中心钻出直径700 μm的微孔。相邻石墨烯层之间的绝缘性能通过电阻测试验证，银导电环氧将同侧石墨烯层与外部铜线电极连接，...
Fast and sensitive detection of mycotoxins in wheat using microfluidics based Real-time Electrochemical Profiling.
本研究开发了一种名为实时电化学谱（Real-time Electrochemical Profiling, REP）的新型传感平台，其基于实时电化学免疫检测。REP 平台由易于制备的新型电极阵列构成，尺寸小，可集成微流控系统，支持多路安培测量，并通过脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）检测验证其性能。采用优化...
In-situ DNA hybridization detection with a reflective microfiber grating biosensor.
本文提出并实验验证了一种用于原位DNA杂交检测的无标记光纤生物传感器，其采用反射式微光纤布拉格光栅（mFBG）结构。在二氧化硅微光纤中刻写单个直布拉格光栅，可在反射谱中形成两个清晰共振峰：基模和高阶模。二者对外界介质折射率（RI）具有不同响应，但对温度具有相同灵敏度。通过监测两共振峰之间的波长间隔，可实现温度补偿的折射率测量。该无标...
Single-cell trapping and selective treatment via co-flow within a microfluidic platform.
本文设计、制备并表征了一种基于层流共流的低成本微流控平台，用于芯片上单细胞的选择性捕获与处理。该平台利用微尺度层流中多股液流可并排流动且仅通过扩散混合的特性，通过调节两入口流量比控制不同溶液在捕获腔中的占据比例，从而对同一细胞群体中的单个细胞进行选择性给药或处理。系统操作简便、适应性强，无需特殊设备。作为概念验证，作者以分离的小鼠肝...
Non-faradaic impedance characterization of an evaporating droplet for microfluidic and biosensing applications.
本文建立了蒸发液滴非法拉第阻抗的通用数值/解析理论，并通过将不同分析物浓度液滴沉积在由共面电极定义的表面上进行实验验证。液滴阻抗 Z(n0,t,f) 被分析为溶液中离子初始浓度 n0、测量频率 f 和蒸发时间 t 的函数。模型将液滴组成、形状、尺寸以及蒸发动力学映射到等效电路参数和阻抗信号，从而区分双电层电容、串联电阻和几何电容主导...
A mathematical method for extracting cell secretion rate from affinity biosensors continuously monitoring cell activity.
本实验室此前开发了微型适配体传感器，可置于少量细胞附近，用于连续检测细胞分泌分子，如炎症性细胞因子干扰素-γ（IFN-γ）。在此类系统中，传感器表面测得的信号是传质、表面反应和细胞活性的复杂函数。本文报道了一种从亲和生物传感器结合曲线中提取细胞产生速率的数学框架。该框架由扩散-反应模型与根寻找算法组成，通过迭代确定使预定判据收敛的细...
Ultrasensitive flow sensing of a single cell using graphene-based optical sensors.
本文基于石墨烯在全内反射条件下的偏振相关吸收，设计了一种石墨烯光学折射率传感器。通过控制高温还原氧化石墨烯（h-rGO）厚度至约8 nm，传感器在折射率检测中达到4.3×10^7 mV/RIU的灵敏度和1.7×10^-8的分辨率，并具有宽动态范围。该传感器采用PDMS微流控芯片/h-rGO/石英三明治结构，利用He-Ne激光、偏振分...
A real time affinity biosensor on an insulated polymer using electric impedance spectroscopy in dielectric microchips.
本文报道了一种基于绝缘聚合物微芯片的实时亲和生物传感器。两个平面碳微电极通过激光烧蚀集成于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）微芯片中，与微通道内溶液无直接接触。传感器通过监测微电极/PET微通道/溶液界面的电阻抗变化，探测聚合物表面发生的生物分子结合事件。实验中，牛血清白蛋白（BSA）先吸附固定于PET微通道表面，兔抗BSA抗体（Ab-...
Recent advances in surface functionalization techniques on polymethacrylate materials for optical biosensor applications.
基于免疫检测的生物传感器芯片被用于早期诊断研究，其发展高度依赖聚合物基底上蛋白质的有效固定。为实现蛋白质与聚合物表面之间的复杂异质相互作用，聚合物表面必须引入可与蛋白质发生化学或物理锚定的反应性官能团，如羧基（-COOH）、氨基（-NH2）和羟基（-OH）。由于蛋白质对环境敏感，在接近固体表面时易失活，因此有效的表面功能化和对表面化...
Automated microfluidically controlled electrochemical biosensor for the rapid and highly sensitive detection of Francisella tularensis.
兔热症是由土拉弗朗西斯菌（Francisella tularensis）引起的高传染性人畜共患病，因其高毒力、易传播和可培养性而被视为潜在生物战剂。本研究开发并比较了两种电化学免疫传感器格式，用于检测灭活土拉弗朗西斯菌 LVS 全菌。抗土拉弗朗西斯菌单克隆抗体 FB11 可识别细菌外膜脂多糖（LPS）。第一种格式在金电极上构建羧基端...
Detection of the antiepileptic drug phenytoin using a single free-standing piezoresistive microcantilever for therapeutic drug monitoring.
苯妥英是应用广泛的抗癫痫药物，因治疗窗窄而需进行治疗药物监测（TDM）。本研究报道了一种基于单自由悬臂压阻微悬臂梁生物传感器的苯妥英电学检测方法。该传感器无需标记，可通过微机电系统（MEMS）工艺微型化，并集成到微流控通道中，适用于即时诊疗、个人诊断和个性化TDM。器件在去离子水和100%胎牛血清中均实现苯妥英检测，在10–80 μ...
Development of an aptamer-based impedimetric bioassay using microfluidic system and magnetic separation for protein detection.
本文报道了一种基于适配体、微流控系统并结合磁分离的阻抗生物检测方法，用于蛋白质的灵敏、快速检测。微流控阻抗器件通过将金叉指阵列微电极集成到聚二甲基硅氧烷（PDMS）流室中制备而成。利用适配体修饰的磁珠捕获并分离目标蛋白，将其浓缩至合适体积后注入微流控流室进行阻抗测量。以凝血酶作为模型靶蛋白验证该新型检测系统性能。结果表明，在90 k...
Developing trends in aptamer-based biosensor devices and their applications.
适配体通常比抗体更易制备、更易储存，并能结合更广泛的目标分子，因此在环境监测、疾病检测与疾病管理中的应用日益受到重视。本文综述了RNA和DNA适配体生物传感器系统的设计、研究进展及其在有效生物传感器器件中集成的潜力。作为可特异性结合目标分子的单链DNA或RNA分子，适配体非常适合生物分子识别与传感应用。除可针对几乎无限多的特定目标进...
Biosensors for the detection of circulating tumour cells.
转移是大多数癌症死亡的原因。循环肿瘤细胞（CTCs）是从原发肿瘤释放进入血液的细胞，被认为是转移的主要促进者。因此，这些细胞是理解肿瘤生物学和改善疾病临床管理的重要靶标。近年来，多种技术被用于分离、检测和表征CTCs。由于CTCs属于稀有事件，其研究需要多学科考虑生物和物理特性。此外，分离活细胞可为转移发展提供进一步见解，细胞回收必...
Design and characterisation of a thin-film electrode array with shared reference/counter electrodes for electrochemical detection.
本研究设计并表征了一种新型薄膜电极阵列及集成微流控系统，旨在制备易于、快速、低成本制造且尺寸小、电化学传感性能良好的传感器芯片。研究评估了金准参比电极以及阵列共享参比/对电极的影响，以利用精细金属掩模制造小型阵列。结果表明，当使用金作为准参比电极时，共享参比/对电极的阵列具有更快的电子转移动力学，并避免电位随扫描速率变化，因而优于传...
Wheatstone bridge giant-magnetoresistance based cell counter.
本文提出一种基于惠斯通电桥巨磁阻（GMR）的生物传感器，用于检测和计数磁性标记细胞。该传感器采用顶钉扎自旋阀层结构，并与具有流体聚焦功能的微通道集成，使细胞在传感区逐个串行通过，从而提高计数准确性。当磁性细胞流经微通道上方时，其杂散磁场会改变下方 GMR 盘的电阻；通过测量电阻随时间变化产生的电压峰，不仅可以统计细胞数量，还可根据峰...
Multianalyte electrochemical biosensor on a monolith electrode by optically scanning the electrical double layer.
电极上的氧化还原反应是界面现象，会调制电双层（EDL）中的电荷。本文报道了一种新型仪器——电双层扫描静电计（SEED），用于在单体电极上测量由多种分析物与相应酶发生生物特异性结合所引发的多个酶反应。SEED 通过激光扫描固定在单体电极上的酶单层微阵列，定量映射局部氧化还原反应。其原理是测量因氧化还原反应而突变的 EDL 局部电荷状态...
Advances and challenges in biosensor-based diagnosis of infectious diseases.
传染病快速诊断并及时启动治疗是改善临床结局和公共卫生的关键。传统体外诊断耗时长，依赖中心实验室、专业人员和大体积设备。近年来生物传感器技术有望提供与常规标准相当甚至更优的即时诊断，在时间、准确性和成本方面具有优势。现代生物传感器可归为无标记和标记两类，利用微纳加工技术和光学、电学、机械换能策略。尽管临床需求迫切，但从实验室到临床的转...
Functionalized MoS(2) nanosheet-based field-effect biosensor for label-free sensitive detection of cancer marker proteins in solution.
癌症是全球主要死因之一，早期检测对提高治愈率至关重要。生物标志物如前列腺特异性抗原（PSA）可用于前列腺癌筛查，但传统酶联免疫吸附试验（ELISA）存在样品处理复杂、成本高、便携性差和难以实时监测等不足。近年来，基于纳米材料的无标记生物传感器在速度、灵敏度、成本和通用性方面优于传统方法。一维半导体和石墨烯常用于场效应晶体管（FET）...
Digital microfluidic assay for protein detection.
人类蛋白质组学研究揭示了大量潜在蛋白生物标志物，但缺乏低成本、小体积且适合临床早期诊断的检测方法，使其应用受限。当前蛋白标志物检测的金标准 ELISA 依赖笨重的荧光扫描仪，难以实现床旁检测。本文提出一种数字微流控蛋白检测平台，将微流控技术与电阻抗传感相结合，采用捕获/反应室与检测室物理分离的解耦架构，使捕获反应和单珠检测可独立优化...