水质监测技术广泛用于水处理厂和供水管网等多种水生态应用中的污染物检测。过去数十年，研究者围绕降低运行成本与能耗，发展了多种稳健、高效的污染物检测技术。近年来，光谱技术与生物传感器方法在定性和定量检测灵敏度方面取得显著进步。原位测量和多参数检测能力的提升，拓展了水质监测在多种先进技术中的应用，包括手持式传感装置的成功建立，从而在实时基...
癌症转移是癌症相关死亡的主要原因，外周血中循环肿瘤细胞（CTCs）的早期检测对癌症早期诊断、疗效评估和有效治疗具有重要意义。过去二十年间，微流控技术因高集成度、低样本量和良好生物相容性，已显示出从血液中分离和检测肿瘤细胞的巨大潜力。本文系统综述了基于不同物理原理的微流控肿瘤细胞检测技术。根据是否施加额外力场，将具体方法分为主动法和被...
肉毒神经毒素（BoNT）是强效且潜在生物恐怖剂，暴露风险持续增加。当前金标准小鼠致死试验灵敏度高，但检测时间长；其他方法虽快速，却缺乏实时监测或便携性。本研究开发一种可拉伸生物传感器，用于在亚纳摩尔浓度下检测 BoNT。该传感器采用 p 型通道和电极的场效应晶体管（FET），通道由取向碳纳米管（CNT）层构成，用于检测 BoNT/E...
本文报道了一种新型全集成微流控安培酶联免疫吸附测定（ELISA）原型系统，用于点-of-care（PoC）细胞因子检测。该系统以商业干扰素γ释放试验（IGRA）为模型抗体结合体系，将微流控检测化学集成在印刷电路板（PCB）检测细胞内的镀金（Au）电极表面。检测细胞与电化学报告细胞通过微流控结构连接，包含 Au 工作电极、Au 对电极...
自系统性进化指数富集（SELEX）方法建立以来，适配体作为生物识别元件在传感检测中发挥了重要作用。微器件系统具有试剂消耗低、样品通量高、可一次性使用等优势，因此基于微流控的适配体传感器在分析检测中的应用需求不断增加。本综述首先介绍适配体传感器的基本概念，随后系统总结微器件适配体传感器在多种平台上的先进应用。文中涵盖微流控芯片、纸基微...
过去十年，电解质门控石墨烯场效应晶体管（EGGFET）生物传感器取得显著进展，但仍处于概念验证阶段。本文研究了电解质基质效应，包括电解质组成、pH 和离子强度，证明电解质基质的变化会显著影响石墨烯沟道的费米能级和 EGGFET 生物传感器的灵敏度。这归因于电解质与石墨烯界面之间由极化诱导的相互作用，可导致石墨烯沟道费米能级的显著调制...
本文报道一种基于阻抗的生物传感器，用于快速同时检测极低浓度沙门氏菌血清型 B、D 和 E。该传感器包含聚焦区和三个检测区。聚焦区采用斜坡式电镀垂直电极对与倾斜薄膜指状电极对，产生正介电电泳（p-DEP）力，将细菌细胞聚焦并浓缩至微通道中心，并导向检测区。检测区由三组叉指电极阵列（IDEA）组成，每组 20 对指状电极，表面涂覆抗沙门...
感染诊断和抗生素药敏试验通常耗时且费力。本文报道一种微波-微流控生物传感器，用于快速、无接触、无创地检测不同 pH 培养基中大肠杆菌（E. coli）的浓度与生长，以提高临床微生物学效率。微流控通道与微波谐振器之间的薄层界面显著增强了检测灵敏度。微流控芯片采用标准软光刻制备，注入细菌样品后与工作在 2.5 GHz、初始品质因数 83...
人类火星任务可被视为人类技术成就的顶峰，但实现该目标需克服多项障碍，其中之一是开发易于操作且紧凑的传感器，以在任务期间保障航天员健康。近年来，多种智能手机基传感装置（SBD）被用于在偏远环境中即时、灵敏地检测化学物质、蛋白质或病原体。本文通过系统关键词检索，对现有SBD进行全面综述，并评估其“搭载”用于太空原位分析的潜力；将相关SB...
得益于先进半导体微加工技术以及片上实验室组件的芯片级集成与微型化，硅基光学生物传感器在即时诊断方面取得显著进展。本综述概述了倏逝场生物传感技术的最新进展，包括基于干涉仪、微腔、光子晶体和布拉格光栅波导的传感器。文章展示并比较了这些传感器的传感机制与性能，以及用于无标记检测的真实生物标志物。还综述了片上实验室光子传感平台的芯片级集成发...
传统分析型生物传感器仪器体积大、成本高且不易操作，使其在资源有限场景中的应用受到限制。微流控芯片实验室（LOC）技术为常规生物传感系统小型化提供了可能，但实际临床使用仍需要额外的检测、读出、分析、传输和显示设备。近年来智能手机快速发展、大规模生产和普及，为构建便携式、低成本、易操作的即时检测（POC）分析生物传感器和移动健康平台提供...
尽管已有多种先进生物传感技术用于细胞因子谱分析，但尚无临床可用方法能在仿生组织微环境中同时实现高分辨免疫细胞监测与原位多联细胞因子检测。主要挑战在于缺乏合适的无标记传感技术以及传感器集成困难。本文报道了一种将局部表面等离子共振（LSPR）纳米等离子体生物传感器与仿生微流控“脂肪组织芯片”平台集成的新方法，用于肥胖脂肪组织原位、无标记...
结核（TB）是由单一病原体导致死亡人数最多的传染病，现有诊断方法在低收入国家应用受限。本文报道一种用于人尿液中结核直接、无创检测的新型即时检测（POC）纳米光子平台。该平台将基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的高灵敏光子传感器芯片集成于一次性微流控卡盒中，并结合片上光谱滤波器；仪器原型集成光源、泵送与数据处理模块，可实时监测。传感器表...
安培生物传感器广泛用于生理和环境样品中生物标志物的快速检测，但其电流信号的动态特性与线性关系尚未被充分理解。本研究以基于自组装单分子层（SAM）的细菌16S rRNA生物传感器为对象，系统研究安培生物传感中的扩散–反应动力学。作者建立了数值模型，用于优化微流控反应室尺寸并阐明传感器响应随目标浓度变化的规律。结果表明，反应室尺寸引起的...
短链核酸生物标志物如微小RNA（miRNA）的临床评估可为疾病进展监测和治疗决策提供信息。近年来，生物传感技术向快速、实时和无标记检测发展，表面等离子共振（SPR）生物传感器备受关注。本文开发了一种自动化多路透射SPR（t-SPR）平台，采用封顶金（CG）纳米狭缝集成微流控SPR生物传感器。该平台可分析表面结合反应的光谱波长位移（d...
本研究制备了具有高磁敏感性的巨磁阻自旋阀（GMR-SV）器件，其结构为软铁磁/非磁/钉扎铁磁/反铁磁铱锰（IrMn）顶层的 NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn 多层膜。将直径约 1 μm 的钴硅羟基（Co-Si-OH）微米磁珠（MBs）与含低磁化血红蛋白（HEM）的红细胞（RBCs）结合，形成 RBC+MBs 复合体，用于...
寄生虫来源细胞外囊泡（EVs）是感染性疾病诊断的潜在生物标志物。本文报道一种快速无标记生物检测，用于区分宿主与寄生虫EVs。该检测基于光子晶体（PC）生物传感器，利用宿主细胞分泌EV表面表达而寄生虫线虫（如猪蛔虫Ascaris suum）不表达的宿主特异性跨膜蛋白CD63作为识别靶标。PC表面经功能化修饰以捕获CD63，当EVs结合...
本文采用具有同轴流聚焦结构的玻璃毛细管微流控方法，制备了荧光水凝胶葡萄糖生物传感器（FHGB）微滴。先将丙烯酰胺（AAm）单体、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBAm）和引发剂过硫酸铵（APS）分散相与含TEMED和Krytox 157FSH的氟碳油连续相共流，形成水/油微滴并聚合为聚丙烯酰胺（PAAm）微滴；随后用NaOH/T...
近年来，基于遗传改造报告细胞的传感器被用于连续在线水质监测。本文报道了一种新型流通式微流控装置的设计、组装与性能，该装置固定了经遗传改造的酿酒酵母细胞；当受到双氯芬酸刺激时，酵母表达荧光蛋白，其荧光强度由荧光显微镜检测。尽管已有多种固定细胞检测不同分析物的装置，但本系统的创新在于能够安全封闭传感器细胞，从而获得不因细胞流失而失真的荧...
本文报道了一种与 CMOS 工艺兼容、具有 Ta2O5 敏感表面的离子敏感场效应晶体管（ISFET）。该器件通过采用亚阈值工作模式并降低电容对亚阈值摆幅的影响，实现了高灵敏度。以该 ISFET 为基础构建了 L-肉碱生物传感器：将肉碱乙酰转移酶（CAT）固定化于 ISFET 敏感表面，固定化酶仍具有活性（模型板 0.082 U/g）...