低丰度蛋白的快速检测仍是挑战，因为检测速度受限于分析物向生物传感器检测位点的输运。本文展示了一种可规模化制备硅微柱间垂直纳米间隙的工艺，该结构可产生离子浓度极化（ICP）富集，用于快速分析物检测。与水平纳米通道相比，大规模并联的垂直纳米间隙不仅可提供相当的电动力学性能，还显著降低流体阻力，从而兼容微珠免疫检测。器件通道可利用常规光刻...
表面电荷对纳米材料中电子和纳米流体器件中离子输运的调控已被广泛用于开发高灵敏、无标记的电化学生物传感器。然而，此类表面电荷效应纳米电学生物传感器在生理条件（约160 mM高离子浓度）下通常失效，因为表面电荷在短距离（<1 nm）内被屏蔽。本文提出一种通用策略，通过可重构离子浓度极化（ICP）在孵育过程中原位预浓缩目标分子，并在信号读...
电动力学方法可将带电分析物浓缩数个数量级，对核酸检测极具吸引力，可避免酶扩增的复杂与成本。本研究展示一种结合电荷中性吗啉代（morpholino, MO）探针的电动力学浓缩装置：在微流控通道中利用离子浓度极化（ICP）浓缩 DNA 分析物，同时使其与固定在通道底部的互补 MO 探针杂交。该方法的优势在于 MO–DNA 表面杂交与电动...
实验证据表明，在纳米孔生物传感器件中施加盐浓度梯度可提升检测性能。为解释该现象并揭示其机制，本文对连接两个大储液池的带电固态纳米孔中的毛细渗透（扩散渗透）进行理论建模。采用耦合Poisson–Nernst–Planck与Stokes方程的连续介质模型，数值考察纳米孔长度、半径、表面电荷以及两侧KCl平均浓度和浓度比对双电层重叠、双电...
本研究在纳流体生物分子浓缩芯片中考察浓度增强型酶活性检测，用于从细胞裂解液及其他低体积、低浓度样品中检测和研究极低丰度酶。作者建立了一种操作模式的数学模型：酶与底物被共同浓缩到芯片上的液塞中，导致反应速率非线性增强。模型预测并实验验证了两个反应阶段：初始二次方酶限制阶段和后期线性底物限制阶段。结果表明，在多数实际情况下反应最终进入底...