本文报道一种40 GHz微波生物传感器，用于监测和表征接受电化疗的单细胞（THP-1），并获得治疗效率的电子签名。该传感器提出一种非破坏、无标记技术：首先可在培养液中快速测量未处理单细胞，提取两个频率相关介电参数，即电容C(f)和电导G(f)；其次可有力揭示化学膜通透化处理（皂苷）的效应；最后可检测并预测经典化疗药物博来霉素在电脉冲...
为应对2019冠状病毒病（COVID-19）的快速传播，亟需高效、快速的检测装置。本文针对一种利用交流电致热（ACET）效应的微流控生物传感器，对SARS-CoV-2刺突蛋白（S protein）与固定抗体结合反应的动力学进行了二维有限元模拟。ACET效应通过非均匀焦耳热产生温度梯度，进而形成介电常数和电导率梯度，驱动微通道内产生涡...
为实现更高整流度，离子二极管需要可控的几何不对称结构，但传统制备工艺难以实现。本文提出一种基于不对称纳米通道网络膜（NCNM）的双极离子二极管，通过双极表面电荷协同与微通道几何优化，在实验和多物理场数值模拟中实现约1600的最高整流度。正向偏压下，阳离子选择性NCNM（CS-NCNM）与阴离子选择性NCNM（AS-NCNM）之间的异...
微小RNA（miRNA）是参与生物过程、由细胞释放并存在于血液等生物流体中的生物标志物。过去十年，核酸生物传感器发展迅速，因为核酸检测可应用于早期诊断。有效传感器需灵敏、特异、快速。本文报道一种新型电化学生物传感器，可在30 min内快速检测，并因集成微流控芯片而达到低至1 aM的检出限。已有文献多报道位于链中部的单碱基错配特异性。...
本文提出一种集成微流控金纳米颗粒（AuNP）适配体传感器装置，用于监测慢性肾脏病（CKD）患者血液中钾离子（K+）浓度。该装置由 AuNP 适配体 PMMA/纸基微芯片和比色分析系统组成。检测时，AuNP/适配体复合物中的 AuNP 可被血清中的 K+ 置换，并与 NaCl 反应使检测区发生颜色变化，从而反推 K+ 浓度。PMMA/...
本文提出一种用于生命科学应用的新型混合微流控电子传感平台，将电子传感器与微流控结构集成。该传感器具有0.7 mm2的大传感面积，采用开放栅结型场效应晶体管（OG-JFET）工艺实现。所提出的OG-JFET传感器带有背栅，允许将生物和化学样品直接引入器件顶部以感应电荷。本文介绍了与OG-JFET芯片集成的PDMS微流控结构的设计与实现...
在抗击2019冠状病毒病（COVID-19）全球大流行中，核酸检测亟需简便、快速、灵敏的工具。PCR是经典核酸检测方法，具有高灵敏度和特异性，但依赖热循环，需要昂贵设备、专业人员且周转时间长。目前，成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）生物传感器已成为核酸检测的有力工具，并可在生理温度下运行，易于组装为即时检测设备。微流控芯片有...
污染物环境监测是消除致突变、致胚胎毒和致癌毒素的关键第一步。蛋白质、适配体、全细胞等多种生物传感元件已被用于追踪环境样品和饮用水中的主要污染物，包括重金属、芳香污染物、病原微生物和农药，真实展示了其应用潜力。纳米材料、电子器件与微流控系统的交叉融合进一步改善了传感器设计，使现场检测更稳健、灵敏度更高。本文作为视角综述，梳理了该领域的...
生物流体（血液、尿液、脑脊液）中的蛋白质是多种病理状态的重要生物标志物，其检测与定量已成为临床诊断中不可或缺的工具。随着便携式诊断生物传感器和基于微流控技术的即时检测（POC）设备发展，无标记方法因可省略昂贵标记试剂、减少样品前处理而受到关注。本文综述适用于微流控结构的多种无标记物理蛋白质检测与表征技术，并分析实现这些方法的无标记生...
尽管疟疾可防可治，仍使近半世界人口面临风险，因此快速、准确且敏感的疟疾诊断对疾病控制与消除至关重要。现场标准方法为光学显微镜和免疫快速检测，但耗时且难以检测低水平寄生虫血症。生物传感器和芯片实验室器件通常具有高灵敏度、高特异性和易用性，可作为疟疾诊断的替代方案。疟原虫在红细胞内感染时消耗宿主血红蛋白，并将游离血红素转化为疟色素晶体；...
微生物生物膜因对常规抗生素和清洁程序具有内在抗性，并能牢固附着于表面造成持续污染，在医疗、食品和工业领域引发严重关注。这些问题促使研究者开发新方法研究生物膜形成动力学、理解其对不同化学和物理处理的响应，并通过高通量筛选识别生物膜特异性药物。同时，微生物生物膜也可作为基于细胞的传感器中的传感元件，利用其强表面黏附特性。本文作为视角综述...
生物传感器是一种将生物来源的识别元件固定在换能器上，用于分析特定分析物的紧凑装置。纳米颗粒因具有独特的化学、物理、光学和电学性质，在传感器开发中应用广泛，金、银、铜等金属及金属氧化物纳米颗粒可分别作为生物分子固定基底、催化位点、电极与生物分子间的电子转移介质或反应物。微流控技术通过微米级通道操控微升级至纳升级流体，可增强流动条件与混...
本文报道了基于光子集成回路（PIC）的无标记生物传感器，用于快速、多路检测六种猪源新发与地方性病毒：非洲猪瘟病毒（ASFV）、经典猪瘟病毒（CSFV）、猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）、猪细小病毒（PPV）、猪圆环病毒2型（PCV2）和猪A型流感病毒（SIV）。该光学生物传感器基于倏逝波技术，核心换能器为氮化硅中制备的谐振环（R...
本文报道了一种用于病毒血清学检测的生物传感系统。该系统基于金叉指微电极间阻抗变化，在目标抗体被表面探针捕获后，与功能化纳米珠结合实现信号放大。微流控平台采用活性传感器与参考传感器构成的差分阻抗传感（DIS）架构，可达到数十个纳米颗粒的分辨率。芯片表面以共聚物层固定合成肽探针，在缓冲液中加入模型IgG抗体时，检出限低于100 pg/m...
空气传播的 SARS-CoV-2 是尚未完全理解的重要感染途径。气溶胶和飞沫中的病毒通常含量低，且 RT-PCR、病毒培养等现有方法耗时长，难以满足快速现场检测需求。本文综述了呼吸道病毒空气传播背景、SARS-CoV-2 特征及其在超过 2 m 距离仍可能传播的风险，并总结 2015 年以来可用于空气传播 SARS-CoV-2 及其...
近期，可穿戴生物传感器研究不断涌现。尽管柔性生物传感器贴片可贴附于皮肤并作为诊断装置，但若必须连接外部仪器或处理器才能获得有意义的数据，则不能真正称为可穿戴生物传感器。现实可用的可穿戴生物传感器应是自包含系统，其器件框架经过精心设计，以提供可靠且智能的诊断功能。通过可穿戴汗液葡萄糖生物传感器实现实时连续汗液监测，从而系统有效地管理2...
传染病持续威胁人类社会，新冠疫情、抗菌药物耐药性和医院感染使全球医疗系统承压。控制感染的关键在于快速识别致病病原。传统微生物培养是临床微生物学金标准，PCR扩大了可检测病原范围，但二者依赖昂贵设备和专业人员，难以满足即时检测需求。本文作为《化学研究快报》特刊客座编辑前言，概述面向感染诊断的新一代生物传感器进展。化学帮助解析感染与宿主...
快速检测 SARS-CoV-2 抗体对 COVID-19 诊断、流行病学研究和疫苗评价至关重要。核衣壳（N）蛋白是 SARS-CoV-2 最丰富的蛋白，因强免疫原性可作为优秀生物标志物。本文报道一种基于电化学转导的快速、超灵敏三维生物传感器，可在数秒内定量检测 COVID-19 抗体。该传感器由气溶胶喷射三维打印制备的三维微尺度电极...
(Mi)RNA 是癌症诊断和大流行疾病检测的重要生物标志物，需要快速、超灵敏且经济的定量检测策略。新型冠状病毒（SARS-CoV-2）全球暴发，RNA 检测是识别该病毒最有效的方式。本文开发了一种超灵敏聚-L-赖氨酸（PLL）功能化石墨烯场效应晶体管（PGFET）生物传感器，用于乳腺癌 miRNA 和病毒 RNA 检测。PLL 修饰...
人体健康与性能监测（HHPM）对保护、维持、评估和改善工业、学术、体育、休闲及军事等领域人员状态至关重要。现有商用可穿戴传感器多基于物理特征，难以精确评估健康、身体和心理状态。可从人体微创或无创获取的生物标志物，如汗液、泪液、尿液、组织间液等体液、呼出气及皮肤表面信号，可为HHPM提供丰富信息。本文综述面向HHPM的生物传感器技术现...