Lab on a chip for
本文面向全球医疗需求，提出一种从一滴血实现疾病诊断的微型化即时检测装置。即时诊断（POC）血液检测装置需满足血液微采样、血液分离、免疫分析和信号检测与通信四项基本要求。微采样可由专用针完成，并连接微芯片或分析设备；采血后可通过堰型或柱型过滤器，或利用微流控系统特有现象进行分离。分离后的血浆或细胞组分进入夹心、均相非竞争或竞争免疫分析...
Enzyme-modified indium tin oxide microelectrode array-based electrochemical uric acid biosensor.
本文报道了一种基于3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰氧化铟锡（ITO）微电极阵列（μEA）的微型电化学生物传感器，用于检测尿酸。玻璃基底上的ITO-μEA通过交联剂双[磺基琥珀酰亚胺]辛二酸酯（BS3）共价固定尿酸酶，形成尿酸酶/BS3/APTES/ITO-μEA/玻璃电极。原子力显微镜、循环伏安法和电化学阻抗谱表明尿酸酶有...
Detection of Myoglobin with an Open-Cavity-Based Label-Free Photonic Crystal Biosensor.
本文报道了一种基于光子晶体全内反射（PC-TIR）的无标记生物传感器，用于检测心脏生物标志物肌红蛋白（myoglobin）。该传感器具有独特的开放光学微腔结构，相比传统封闭微腔，便于传感表面功能化，适合快速生物分子结合检测。光子晶体结构可通过设计在任意光学波长工作。作者通过精细设计光子晶体结构、表面生化修饰并集成微流控系统，使传感器...
Special issue on organic electronic bio-devices.
本编辑前言旨在简要总结本专刊中关于有机电子生物传感器领域的最新科学与技术进展。生物传感器通常由生物识别元件（如抗体、酶、细胞等）与信号换能器组成，是一种稳健的分析装置。有机电子生物器件有望成为传统且成本较高的分析技术的可靠替代手段，应用于医学诊断、食品安全和环境污染物监测等领域。本文概述了识别元件的选择与固定、信号放大、器件制备工艺...
Micro and nanotechnologies enhanced biomolecular sensing.
本文作为社论，围绕微纳技术增强生物分子传感的主题，概述了该领域若干代表性进展。内容涵盖将纳米材料整合到传感表面或直接与分子探针结合，以提高目标物识别速度与检测灵敏度；利用自组装有机/无机纳米复合材料的特殊光谱特性，发展简便的均相检测体系并改善结合动力学；同时讨论微流控原理如何推动样品制备与生物传感功能集成，形成面向即时检测（POC）...
Real-time, aptamer-based tracking of circulating therapeutic agents in living animals.
能够连续实时测量血液中特定分子的传感器可为临床提供患者健康和治疗反应的窗口，从而实现个性化给药。现有连续监测平台仅适用于葡萄糖、乳酸和氧气等少数目标，且难以推广到小分子药物。为此，作者开发了用于体内连续监测的微流控电化学检测器（MEDIC）。该装置无需外源试剂，可在室温下运行，并通过模块化更换探针检测不同目标分子。作者以多柔比星（D...
Glucose sensor using liquid-crystal droplets made by microfluidics.
本研究开发了一种用于水相葡萄糖检测的微米级 4-氰基-4-戊基联苯（5CB）液晶液滴。通过在 5CB/水界面包覆聚（丙烯酸-b-4-氰基联苯-4-氧基十一碳烯酸酯）（PAA-b-LCP），并将葡萄糖氧化酶（GOx）共价固定于 PAA 链上，构建了功能化液晶液滴。在正交偏振偏光显微镜下，该液滴可因葡萄糖氧化酶催化葡萄糖产生葡萄糖酸并降...
Multi-channel hyperspectral fluorescence detection excited by coupled plasmon-waveguide resonance.
本文提出一种基于耦合等离子体-波导共振（CPWR）激发荧光光谱的生物传感器方案。所设计的对称结构可提供更高的表面电场强度、更长的表面传播长度和深度，从而支持导波模式以高效激发荧光。通过理论与实验研究传感器膜的最优参数，实现对 Cy5 溶液 0.1 nM 的检出限。利用超光谱荧光技术记录样品平面上每个像素的完整发射光谱，进一步提升了荧...
Microfluidic-integrated biosensors: prospects for point-of-care diagnostics.
随着对微型化、快速、低成本和少试剂分析需求增加，将生物传感器与微流控技术集成以构建微型平台受到广泛关注。微流控集成生物传感器具有样品体积小、处理时间短、成本低、试剂消耗少等优点，同时具备层流、危险材料处理少、多样品并行检测、便携性和设计灵活性等特性。微流控涉及在微升至纳升级别操控流体的科学与技术。将生物传感器与微流控芯片结合有望提升...
A label-free optical biosensor with microfluidics identifies an intracellular signalling wave mediated through the β(2)-adrenergic receptor.
G蛋白偶联受体（GPCR）信号的经典模型认为其仅起始于细胞膜。近年证据提示内化受体可介导第三波信号，但其在完整细胞水平的功能后果仍不清楚。本文报道了无标记生物传感器拮抗剂反向试验，用于区分 A431 细胞中内源性 β2-肾上腺素能受体（β2-AR）的信号波。结果显示，持续激动剂处理激活 β2-AR，产生长期持续的动态质量重分布（DM...
Fabrication of carbon nanotube high-frequency nanoelectronic biosensor for sensing in high ionic strength solutions.
单壁碳纳米管（SWNT）和半导体纳米线具有独特电子性质与高比表面积，是高灵敏生物传感器的候选材料。当带电分子结合到传感器表面时，会改变沟道载流子密度，引起直流电导变化；但在离子溶液中，带电表面会吸引反离子形成双电层（EDL），在约100 mM生理相关离子强度下，德拜屏蔽长度小于1 nm，使基于电荷的直流检测受到根本限制。为克服电荷屏...
Electrical detection of C-reactive protein using a single free-standing, thermally controlled piezoresistive microcantilever for highly reproducible and accurate measurements.
本研究提出一种基于单个自由悬臂、热控压阻微悬臂梁生物传感器的 C 反应蛋白（CRP）电学检测方法，可用于体内感染识别或心血管疾病风险评估。传统双悬臂梁惠斯通电桥结构中，参考悬臂梁与镀金传感悬臂梁因表面材料和多层结构不同，会对液体环境中化学物质、流场和温度变化产生独立响应，造成生物传感目标信号干扰。本研究采用单个自由悬臂梁生物传感器，...
A multiplexed microfluidic platform for rapid antibiotic susceptibility testing.
临床感染的有效治疗高度依赖于快速筛查患者样本以确定感染病原体的抗药谱。现有抗生素敏感性测试方法存在周转时间长、样本与试剂消耗大、检测灵敏度低和组合能力有限等缺点，这些因素阻碍了及时使用合适抗生素，并加剧抗生素耐药。为此，本文开发了一种微流控平台，通过检测表达绿色荧光蛋白（GFP）细菌的荧光，实现高灵敏、快速的抗生素敏感性测试。与传统...
Programmable and automated bead-based microfluidics for versatile DNA microarrays under isothermal conditions.
现代基因组学研究高度依赖自动化高通量/超高通量阵列装置。微流控与纳流控技术可将多种阵列集成于单一器件，成为现代生物技术分析仪器的重要平台。本文报道了一种基于磁珠的微流控平台，用于全自动化、可编程DNA微阵列。器件在等温条件下工作，通过反应液pH的可逆改变实现DNA固定与杂交转移，从而避免温度梯度，便于在单芯片上集成更多选择模块，并降...
A generic microfluidic biosensor of G protein-coupled receptor activation-monitoring cytoplasmic [Ca(2+)] changes in human HEK293 cells.
表达重组G蛋白偶联受体（GPCR）的细胞被特异性配体激活后，胞质钙离子浓度会在30–60秒内短暂升高并恢复基线。黄色Cameleon 3.6（YC3.6）是遗传编码钙指示剂，可与GPCR共表达，通过Förster共振能量转移（FRET）实时监测胞质钙变化。作者据此设计通用GPCR激活微流控生物传感器原型，在表达神经激肽1受体（NK1...
A silicon photonic biosensor using phase-shifted Bragg gratings in slot waveguide.
本文提出一种基于槽波导中相位偏移布拉格光栅的新型硅光子生物传感器。该器件将光场集中在低折射率槽区，从而增强光与周围介质及生物分子的相互作用。布拉格光栅通过在波导外侧壁制作周期性波纹形成，并在光栅中部引入相位偏移，在阻带内产生尖锐谐振峰。实验在氯化钠盐溶液中测得 340 nm/RIU 的高折射率灵敏度和约 1.5×10^4 的高品质因...
Analysis of the interaction between tropomyosin allergens and antibodies using a biosensor based on imaging ellipsometry.
本研究报道了一种基于高空间分辨率成像椭偏仪的生物传感器，用于快速检测和分析甲壳类食品中的副肌球蛋白（tropomyosin, TM）过敏原。该方法建立了配体筛选、灵敏度测定及与传统检测方法比较的完整流程。研究筛选了三种对TM具有较高生物活性的单克隆抗体（2F9、4C7和2H6），并将其分别共价固定于硅片表面作为识别配体，用于捕获样品...
Plasmonic interferometers for label-free multiplexed sensing.
本文报道了一种基于狭缝-沟槽金属纳米结构的等离子体干涉生物传感器，用于监测生物分子吸附引起的表面等离激元极化激元（SPP）相位变化。该方案将微型等离子体结构与高灵敏度光学干涉技术相结合，采用共线透射光路和低成本紧凑光谱仪，在 10×30 µm² 的微型传感区域内实验测得窄至 7 nm 的传感峰线宽和 1×10−5 RIU 的折射率分...
Enhancement of affinity-based biosensors: effect of sensing chamber geometry on sensitivity.
亲和生物传感器已成为检测和研究多种生物分子的重要分析工具。将其与微流控流室结合，可缩短检测时间、提高灵敏度并降低样品用量。传感器灵敏度与分析物向传感表面的总扩散通量密切相关，因此提高通量可表现为灵敏度提升和检出限降低。本文研究流室高度H对分析物通量J的影响，针对常见生物传感器设计，预测在恒定体积流量下通量按J∝H^{-2/3}标度。...
Biosensing using straight long-range surface plasmon waveguides.
本文报道了一种基于直长程表面等离子体波导（LRSPP）的光学生物传感器，用于检测细胞、蛋白质以及溶液体折射率变化。传感器由嵌入 CYTOP 聚合物中的 5 μm 宽、22 nm 厚金条纹构成，顶部蚀刻有微流控通道。体传感实验中，依次注入六种折射率相差 2×10−3 RIU 的溶液，信噪比约 1000。利用抗 A 血型抗体功能化金波导...