早产新生儿易受低血糖、高血糖和乳酸异常影响，传统依赖有创间歇采血，疼痛且可能引起并发症。本文开发了一种非侵入性可灌注皮肤采样贴片，用于在无外部诱导出汗条件下采集低流量热调节汗液中的分析物，并结合微流控生物传感器分析技术检测皮肤葡萄糖和乳酸。研究在新生儿重症监护病房中验证了该技术用于早产儿非侵入监测的潜力。结果显示，皮肤葡萄糖水平与同...
个性化、准确且无创诊断技术的需求推动了疾病相关生物标志物检测模态的发展，但临床仍缺乏同时分析多种生物标志物的方案，限制了复杂疾病或共病患者的预后评估。本文设计、制备并验证了一种多频阻抗细胞计数装置，采用新型频率敏感条形码金属氧化物Janus颗粒（MOJPs）作为细胞受体靶向剂。这些微颗粒通过金属氧化物半涂层实现电学性质调制，在多频电...
准确、快速且可多重化的核酸检测对环境与生物医学监测至关重要。近年来，CRISPR-Cas12a在提高DNA生物传感性能方面展现出巨大潜力，但Cas12a的非特异性反式切割活性使多重化检测复杂化，阻碍其在即时检测（POC）场景中的发展。本文报道了一种3D打印可组合微流控板（cPlate）装置，利用微型反应孔和微流控加样系统，在无需主动...
本文首次报道了一种整体混合溶胶-凝胶光流平台的制备与表征。该平台通过标准光刻工艺，将微流控生物传感器平台与光学波导集成于同一基底，并采用光响应混合溶胶-凝胶材料作为波导、传感区和微流控器件的统一制造材料。该材料由可光聚合有机改性硅烷和过渡金属配合物组成，经优化后同时满足光刻所需的光响应性能以及532 nm和633 nm微结构波导有效...
集成生物传感器平台因能缩短样本到答案时间而备受关注。将尽可能多的生物传感器过程与功能整合到单一芯片中，可提升即时检测设备的便携性与部署速度。生物标志物检测的样品制备与传感通常在不同装置上完成，易引入污染、样本损失和误差。本文报道一种完整实验室芯片系统，集成样品制备、片上光流控染料激光器和光学检测。首先展示片上分布式反馈（DFB）染料...
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...
新冠疫情的快速传播促使科学界寻找能够理解其致病性、传播性和感染性的技术，以支持疫苗与治疗开发，并推动生物传感器快速、可靠、精确地检测病原病毒。本文提出一种数值模拟方法，用于分析可显著改善生物传感器性能（尤其是灵敏度与检测限）的设计参数。施加交流电热（ACET）力可在微流控通道内产生涡旋流动，增强目标分子向反应表面的输运，从而缩短生物...
本文报道一种用于电化学阻抗谱（EIS）的微流控芯片，作为无标记蛋白检测生物传感器，并以心肌肌钙蛋白I（cTnI）为模型。cTnI是心肌梗死最特异血清生物标志物之一。芯片由显微镜玻璃片作基底、溅射金电极和聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道组成。作者开发了电极功能化方案，兼顾传感层电荷转移、抗体特异性结合及降低非特异蛋白吸附，以避免假阳性...
本研究提出一种新型光学微流控纸基生物传感器，用于检测有机磷和氨基甲酸酯类农药。试条由1×17.6 mm滤纸支撑体构成，分别在其两条传输通道上滴加固定乙酰胆碱酯酶（AChE）和乙酰胆碱氯化物（AChCl），二者之间留有微小间隙，使酶与底物在加入样品前不接触；样品溶液通过侧向流动将二者带入反应区，反应区含有以溶胶-凝胶固定的溴甲酚紫（B...
可穿戴生物传感器因在健康监测中的应用潜力而受到关注，多路生物标志物分析可提高其灵敏度与可靠性。电子条码微粒有望实现多路生物标志物分析。与传统光学和等离子体条码相比，电子条码微粒可通过超紧凑电子读出平台进行分类。纳米电子条码通过在微粒上半部沉积薄氧化层实现，氧化层厚度和介电性质可调，从而调制微粒的频率依赖阻抗特征，并可在目标生物标志物...
光流体器件能够检测单分子，但通常需要更高的灵敏度与特异性，流体聚焦（HDF）可改善这一性能。本文在10 µm尺度微通道截面中，利用单层牺牲层实现了三维流体聚焦（3DHDF）。该设计通过缓冲液鞘流包裹样品液，需要四个流体端口并以压力驱动流动；在基底中刻蚀形成的低压腔（pit）使样品流下降并展平，随后缓冲液从上方和沟槽（trench）方...
微生物燃料电池（MFC）生物传感器近年来被用于测定生化需氧量（BOD）或等效化学需氧量（COD），但污水中微生物群落对这些传感器响应的影响研究较少。本研究首次系统评价来自不同来源的污水样品对微加工双室 MFC 装置电学响应的影响。结果表明，MFC 响应与样品中细菌组成正相关，尤其与电活性细菌丰度相关；样品中好氧细菌的存在会降低电流产...
本研究针对用于骨质疏松管理的电化学生物传感器，考察多入口微流控器件中入口与出口微通道位置对样品预处理识别腔内流场、速度场和压力分布的影响。作者采用COMSOL Multiphysics和Fluent对三维不可压缩Navier–Stokes流动进行数值模拟，并使用显式双相体积流体（VOF）方程描述两相流。模拟表明，在注射泵驱动下，微通...
细胞镰变是脱氧镰状血红蛋白（HbS）在胞内聚合，使红细胞变形、僵硬，进而引起异常血液流变和疼痛性血管闭塞的过程。目前检测该过程主要依赖光学显微镜观察细胞形态，以及细胞变形性和血液流变测量。由于细胞电阻抗对细胞结构和生物物理特性变化敏感，可作为异常血液流变的潜在标志物，并且比光学方法更易集成到即时检测设备中。本文开发了一种基于微流控的...
本研究以多群体微流控微生物燃料电池（MFC）作为生物传感器，结合综合数学模型，解析其电化学响应并监测复杂底物厌氧降解中的化学与生物过程。模型整合厌氧消化模型ADM1、细菌趋化性、多微生物群竞争及不同电子传递机制，描述阳极液主体与生物膜中微生物和底物的时空分布、电子生成及MFC电流输出。利用合成尿液废水喂养的微流控MFC实验数据验证模...
作者报道了一种基于巨磁阻抗（GMI）传感器的集成磁性微流控芯片，用于前列腺特异性抗原（PSA）的免疫检测。芯片由免疫反应平台和生物标志物检测系统组成，均采用微机电系统（MEMS）技术制备。免疫反应平台包括孵育室和反应室，用于在微流控环境中完成免疫反应。检测时，PSA 与标记有免疫磁珠（IMB）的抗体结合，并被捕获在自组装金膜表面；捕...
微流控与生物传感器集成是芯片实验室和即时检测研究热点，但微流控流动对灵敏度影响的研究仍有限。本文评估了互指电极在静态液滴和微流控流动条件下的灵敏度，并证明金纳米颗粒可增强传感信号响应。研究通过电容测量检测癌抗原125（CA-125）抗原-抗体结合，在多种CA-125浓度下获得电容差值，结果表明电容信号随抗原浓度增加而增大，可实现疾病...
受生物矿化过程启发，本文制备了 DNA-Cu3(PO4)2 杂化纳米花（HNFs）。该类材料具有结构规整、稳定性高、比表面积大和 DNA 包埋能力强等特点。作者以 DNA-Cu3(PO4)2 HNFs 作为捕获元件，构建了基于棉线的简易 miRNA 检测平台，并利用个人血糖仪（PGM）实现信号读出。该平台可定量检测 miRNA-21...
水体重金属离子监测对环境保护和人体健康具有重要意义。本文开发了一种芯片生物传感器，通过三通道体积柱状图芯片（TV-Chip）与DNA-纳米颗粒探针的整合，实现铜离子（Cu2+）、铅离子（Pb2+）和汞离子（Hg2+）的同时快速定量检测。该传感器利用海胆状铂纳米颗粒（PtNPs）的高类过氧化氢酶活性，对Cu2+、Pb2+和Hg2+的检...
针对水污染现场快速检测需求，作者开发了一种一次性荧光素酶微流控生物传感器芯片及其制备方法。芯片由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微流控腔室、明胶支架和淀粉凝胶固定化酶系统组成，腔室内分别固定化Photobacterium leiognathi荧光素酶、Vibrio fischeri NAD(P)H:FMN氧化还原酶及其底物NADH、十四...