泪液葡萄糖分析是间接、简便且创伤较小的血糖监测替代方案，但现有泪液葡萄糖分析仪成本高、制造复杂，且一次性试纸每次分析后需更换，限制了其广泛应用。本文报道了一种将电化学生物传感器与低成本棉线微流控装置集成的泪液葡萄糖检测方法。生物传感器通过循环伏安法在铅笔芯石墨工作电极上电聚合甲苯胺蓝O（PTB）并固定葡萄糖氧化酶（GOx），形成PT...
本研究提出一种基于微流控介电泳（DEP）芯片的体外登革病毒（DENV）快速检测概念验证平台，采用荧光免疫传感机制。芯片利用非均匀交流电场产生的介电泳力，将表面修饰小鼠抗黄病毒单克隆抗体（4G2）的硅胶微球捕获并固定在微通道内；经荧光标记的 DENV 作为检测目标，通过免疫反应结合到抗体修饰微球上。随后用荧光显微镜采集荧光图像，并借助...
开发快速、灵敏的现场检测装置用于重金属污染监测具有重要科学和技术意义，但构建快速、低成本且高灵敏的微阵列传感器仍具挑战。本文报道了一种具有管状三维传感表面和有序纳米拓扑结构的 DNA 纳米结构微阵列（DNM）生物传感器，用于重金属离子的快速、灵敏多重检测。该设计采用 DNA 四面体结构探针（TSPs）构建传感界面，形成空间分辨、密度...
大规模、低成本地制造高灵敏度传感器，用于实时检测生化物和分子物质，为生物分析筛查与医学诊断提供了新机遇。平面集成光子谐振器具有小尺寸、可空间与波长复用、可在晶圆级与微流控系统集成的优点，已成为这些应用领域的有前景传感平台。本文实现了一种光流体无标记生物传感器，其核心是嵌入硅/玻璃微流道中的氢化非晶硅（a-Si:H）微环谐振器，微流道...
本文报道一种嵌入半导体微管中的射频阻抗生物传感器，用于流动状态下单细胞检测。器件将铬/金共面波导电极卷曲并紧密包裹在微管传感区，使细胞与电极形成无泄漏电流的紧密接触；同时采用阻抗匹配谐振回路，提高信噪比。与常规平面电极相比，该三维管状电极结构灵敏度提高约两倍，有限元模拟支持了实验结果。作者进一步利用该器件对聚苯乙烯微球、小鼠原代T淋...
本文提出一种基于生物医学微机电系统（BioMEMS）的便携式、低成本智能手机生物标志物检测传感器，用于即时检测（POC）诊断。该生物传感器采用微流控阻抗细胞计数方法，在物理传感层面嵌入硬件模拟信号加密机制，以保护患者诊断数据隐私。传感器通过多组独立输出电极和随机电极选择策略，使单个细胞通过微流控通道时产生多个阻抗峰，并将电极激活模式...
本文研究用于便携式生物传感器的微滴在振动下的行为。微滴已广泛应用于芯片实验室，便携/可穿戴成为趋势，但微滴的共振（sloshing）可能影响器件稳定性。例如，厚度约5 nm的双层脂质膜（BLM）因脆弱而易在晃动中破裂。作者通过改变微孔形状制备不同尺寸微滴，并在20–100 Hz（包含日常生活频率）范围内考察振动频率对波形的影响，同时...
本文报道了一种用于患者样品中低分子量生物标志物检测的微流控适配体生物传感器。该器件将适配体特异性分析物提取、等度洗脱和基质辅助激光解吸/电离飞行时间（MALDI-TOF）质谱检测集成于单一微流控芯片，实现了人血浆超滤液中精氨酸加压素（AVP）的快速、灵敏、无标记检测。复杂基质中的AVP分子被固定于微珠表面的适配体通过亲和作用特异性捕...
多孔网络中的高效质量传输对利用多孔材料实现快速响应的传感应用至关重要。本研究表明，开放端多孔膜可克服封闭端多孔材料在微流控环境中遇到的扩散限制。作者建立了同时包含传输与反应动力学的理论模型，用于研究流速、本体分析物浓度、分析物扩散系数及吸附速率对与流池集成的开放端和封闭端多孔传感器性能的影响。分析表明，开放端孔允许分析物流经孔道，与...
食品中隐藏过敏原的存在风险增加了对快速、灵敏、可靠方法追踪商品中食品过敏原的需求。传统酶联免疫吸附试验（ELISA）通常在中心实验室进行，需要较长时间、大量样品/试剂以及昂贵检测仪器。本研究开发了一种微流控ELISA平台并结合定制光学传感器，用于定量分析小麦麸质和Ara h 1蛋白。所开发的微流控ELISA生物传感器将总检测时间从数...
本文合理设计了一种新型G-四链体选择性发光铱(III)配合物，用于在微流控体系中快速检测寡核苷酸和VEGF165。该探针具有G-四链体选择性，可实现快速、灵敏检测。该新探针被用作一种便捷的生物传感器，用于无标记定量分析细胞代谢产生的VEGF165蛋白，并且与微流控平台结合用于研究适配体–蛋白相互作用的动力学过程。基于流体聚焦和扩散混...
本文报道了一种用于检测L-谷氨酸浓度的热电生物传感器。该传感器集成于微热量计中，通过测量生化反应产生的热量实现无标记检测。器件包含一个高120 µm、宽10 mm的单流道，具有两个流体入口和一个出口。锑-铋（Sb-Bi）热电堆贴附于通道下壁，其共模抑制比高，塞贝克系数约7 µV·(m·K)−1，用于测量L-谷氨酸在谷氨酸氧化酶（GL...
过去十年，纳米材料在技术产品和生物医学中的应用快速增长，其安全性与有效性评估至关重要。传统静态细胞培养和终点检测方法无法反映活体生物系统的动态变化，难以理解纳米材料在纳米-生物界面的动态相互作用。为弥补这一技术空白，本文报道了一种集成阻抗微传感器的微流控细胞培养系统，可在不同流动条件下连续、非侵入地监测纳米材料对贴壁细胞的影响。以二...
本研究开发了一种用于研究微米级颗粒和不同微藻种类的光流体生物传感器。该系统由带有人字形（chevron）沟槽的微通道组成，鞘液可在核心流两侧形成流体聚焦，使样品在通道中心单列通过检测区。器件采用新一代高灵敏度光电探测器——多像素光子计数器（MPPC），其具有高增益和极小体积。实验检测了两种尺寸的高强度荧光微球（3.2 μm和10.2...
本研究采用微流控技术制备了聚(丙烯酸-b-4-氰联苯-4′-十一碳烯酸酯)（PAA-b-LCP）功能化的4-氰基-4′-戊基联苯（5CB）液晶液滴。液滴表面的PAA链经EDC/NHS活化后与生物素酰肼共价偶联，形成5CB-PAA-生物素液滴，用于在5CB/水界面上特异性检测亲和素–生物素结合。亲和素与生物素结合后，液滴界面电荷状态和...
激活的蛋白酶如基质金属蛋白酶（MMPs）可由癌细胞分泌，降解细胞外基质（ECM），促进肿瘤形成与转移。在单个癌细胞水平测量MMP活性，有助于理解癌细胞异质性和疾病进展。本文报道一种微流控平台，将液滴喷射发生器与确定性横向位移（DLD）尺寸分选通道集成，可高效将单个癌细胞封装进皮升级液滴。该平台利用细胞触发的Rayleigh-Plat...
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...
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...
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...
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...