本文探讨基于检测单个分子结合事件的生物分析方法的性能极限，以流动式表面等离子共振（SPR）生物传感器为案例，比较基于局域表面等离子体（LSP）检测单个结合事件与基于传播表面等离子体（PSP）积分大量同时结合事件两种构型。研究通过微流控流动池中分析物输运与表面识别元件结合的动力学/扩散方程模拟，考察分析物大小及结合/解离速率对检测概率...
水传播细菌、病毒和寄生虫病原是全球公共卫生问题，在受污染饮用水中快速、特异性检测至关重要。已有多种生物传感器利用不同生物识别分子和换能方法报道，有望在短时间内高灵敏、高特异地检测目标分析物。然而，水传播病原检测面临若干障碍：环境中浓度通常极低，且环境样品含有大量酶反应抑制剂、干扰微生物和颗粒物。本文综述了当前生物传感器技术在水传播病...
本文综述面向即时检测（POC）诊断的核酸与蛋白微流控生物传感器最新进展。微流控技术可分析10^-9–10^-18 L小体积样品，减少昂贵试剂消耗，自动化样品前处理并缩短处理时间。微流控与先进生物传感技术结合为POC诊断带来高通量、便携和一次性使用等前景，但也提出技术挑战：在比常规方法小多个数量级的样品体积下实现高灵敏度和高选择性、非...
灵敏度分析是片上实验室系统设计的重要方面。本文针对集成光流控荧光生物传感器，提出用数学公式计算流体间隙的最佳宽度，使传感器灵敏度达到最大，该最佳宽度对应特定模式光斑尺寸。研究还表明，传感器灵敏度受光耦合效率影响，而耦合效率随流体间隙宽度、流体折射率以及高阶模的变化而变化。论文采用有效折射率法设计银离子扩散玻璃集成通道波导，并在扩散区...
半导体量子点（QD）因其高量子产率、宽吸收、窄对称可调发射、长荧光寿命和优异抗光漂白等光学特性，已成为多种生物传感与生物探针技术中的信号发生平台。QD 在荧光共振能量转移（FRET）中可作为供体，并适合光学多重检测。然而，多数 QD 生物探针和传感技术依赖体相溶液环境，表面选择性结合常需较长时间达到稳态信号。微流控系统（MFS）可将...
本文实验演示了一种集成微流控芯片的等离子马赫-曾德尔干涉仪（plasmonic MZI）用于超灵敏光学生物传感。该器件在350 nm厚银膜上通过聚焦离子束刻蚀形成两条平行纳米狭缝，构成传感臂与参考臂；入射光经狭缝耦合到银膜上表面和下表面传播的表面等离子波，生物分子吸附改变上表面局部折射率，引起两臂相位差变化，并通过远场透射光谱的干涉...
本文报道了一种在微通道空气-液体界面共振的高质量敏感微悬臂梁生物传感器。该传感器通过测量目标分子选择性捕获引起的共振频率偏移实现无标记检测；面向液体的一面进行功能化，另一面暴露于空气以提高品质因子。界面共振品质因子为15，比完全浸没液体中提高50%；采用功率调制激光的光热效应激发，并用激光多普勒测速法检测振动。由于该构型，信噪比比完...
本文报道了一种可大规模生产的芯片式等离激元纳米孔阵列生物传感器。该器件以紫外固化聚氨酯丙烯酸酯（PUA）经纳米压印形成圆形纳米孔阵列，再在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜上电子束沉积金薄膜，构成底部填充金纳米孔阵列。通过优化金膜厚度、孔深和孔周期，可获得最大反射光谱谷移，该谷移对应器件表面对折射率变化的灵敏度。作者利用三维时域有限...
本文报道一种基于粘度依赖亲和作用的生物传感器，用于连续监测血液和血浆等生物流体中的葡萄糖。该化学-机械传感器原理基于敏感流体粘度随葡萄糖浓度变化。器件包含驱动压电膜片、传感压电膜片和流阻微通道；并采用自由支撑氧化铝多孔纳米膜作为尺寸选择性界面，以限制敏感流体并允许葡萄糖扩散进入传感器。在25和37°C下测量表明，该传感器拓扑结构在生...
本文报道了一种硅基微探针，长8 mm，截面250 μm×250 μm，每根探针杆集成4个凹陷生物传感器微电极（50 μm×150 μm），电极表面涂覆酶层，用于在脑组织多个部位选择性检测胆碱。同一探针杆内还集成最多两个微流控通道，可在距生物传感器微电极定义距离处进行受控局部液体输送。采用先进硅微加工技术可重复制备这些按实验需求定制的...
近期，廉价绝缘体上硅（SOI）无标记生物传感器已可实现对生物相关分子的快速、准确定量检测，适用于医学诊断与药物开发。然而，虽然传感器芯片可低成本制备，准确监测其透射谱波长偏移通常需要昂贵可调谐激光器。为此，作者将高灵敏度Vernier级联传感器与阵列波导光栅（AWG）光谱滤波器集成，使传感器透射谱被划分为多个波长通道并传输至空间分离...
本文报道了一种利用两股离心Dean流构建的可调三维光流体波导染料激光器。弯曲微通道中的离心Dean流使内层液流被外层液流包裹，从而形成三维液芯-液包层波导，提高染料激光器的光限制能力。激光染料溶解在液芯中作为增益介质，由外部泵浦激光激发产生受激辐射。一对对准的金涂层光纤端面构成法布里-珀罗微腔，对荧光发射进行放大。与传统二维结构相比...
本文报道了一种用于快速、灵敏探测蛋白质在不同功能化表面吸附行为的微流控平台。针对特定分析物定制传感器表面是便携式气体/液体传感器和药物筛选中的关键问题，而选择合适表面化学以抑制非特异性结合通常需要反复试验。该装置集成了一组电化学传感器阵列，可对这些结合相互作用进行快速、灵敏、无标记检测。电极布局允许在一个方向上分别装载不同表面化学，...
本文在含微孔的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微流控流池中沉积了多种非特异结合封闭剂，包括牛血清白蛋白（BSA）、阳离子脂质 DOTAP:DOPE 和二甘醇二甲醚（DEGDME）。通过水接触角（WCA）和原子力显微镜（AFM）确认 BSA、DOTAP 和 DEGDME 成功沉积到 PMMA 表面。随后采用荧光强度测量，评估 Cy5 标记...
单核苷酸多态性（SNP）是个体间最常见的遗传变异，其与病原体应答、表型差异和基因功能相关，因此敏感可靠的 SNP 检测对生物医学诊断和治疗具有重要意义。多数方法依赖 PCR 等扩增步骤产生可检测信号，但扩增会增加系统复杂性，且集合平均信号常受背景干扰。本文利用单分子探针的随机行为，在微流控平台中结合激光镊子识别 SNP 序列。检测依...
本文报道了一种集成于微流控通道的互指阵列（IDA）微电极酶联 DNA 杂交检测方法，可实现亚纳摩尔级检出限。为突破传统电化学生物传感器的灵敏度限制，作者采用可循环氧化还原产物 4-氨基苯酚（PAP）作为信号分子，并与金 IDA 微电极耦合。该 IDA 指间距为 10 μm，易于制备；微流控通道限制扩散，使 PAP 循环效率达到 97...
β2肾上腺素能受体（β2AR）激动剂若具有较低快速耐受性，可能成为耐受性更好的治疗药物。然而，受体脱敏实验常仅在单一信号分子水平推断，配体导向的脱敏机制仍不清楚。本文报道一种基于微流控的无标记生物传感器全细胞检测方法，用于测定β2AR的配体导向脱敏。结合小分子抑制剂进行机制解耦，短期激动剂暴露下受体脱敏与再敏化模式显示沙美特罗具有长...
本文报道了一种用于实时监测 AMPK 活性和细胞能量应激的荧光 FRET 报告系统 AMPKAR。该报告器在 COS-7 细胞中表达，当细胞受到 2-脱氧葡萄糖（2-DG）诱导的能量应激时，AMPK 被激活并引起 AMPKAR 构象变化，导致 FRET 比率发生动态改变；L-葡萄糖对照仅引起轻微下降且无后续信号升高。HPLC 测定显...
本文设计了一种具有可调灵敏度的四电极阻抗微流控器件，用于未来检测病原体和特异性结合在微通道表面分子识别分子上的功能化微粒。为实现可调灵敏度，采用流体聚焦技术，将高电导样品液和低电导鞘液以不同流量比同时引入微通道，以限制交流电流路径。通过提高低电导鞘液相对于高电导样品液的体积流量，可增强高电导样品液在四个共面电极上方的聚焦程度，从而在...
机械相互作用是生物学的基础：化学起源的力学在细胞尺度决定运动与黏附，在分子尺度调控输运与亲和力。在力学域进行生物传感可独特地测量来自细胞与亚细胞过程的力、位移和质量变化。纳米机械系统在尺寸上与分子相互作用高度匹配，为具有单分子灵敏度的生物探针提供了基础。本文综述微纳尺度生物传感器，重点讨论流体中基于质量与力的快速机械生物传感，以及非...