石墨烯是单层石墨原子层，其分离标志着材料科学的重要转折。石墨烯基纳米材料相比许多其他纳米材料具有更优的生物相容性，并因高电导率、高本征载流子迁移率、光学透明性、大比表面积和优异机械柔性而受到关注，可应用于太阳能电池、触摸屏及稳健材料。目前，光谱和色谱等传统方法已用于检测生物分子、药物和重金属，但电化学方法因便携、选择性好和灵敏度高，...
食源性致病菌的快速检测对保障食品安全、预防食源性疾病暴发至关重要。传统培养、酶联免疫吸附试验（ELISA）和聚合酶链反应（PCR）等方法虽准确，但常耗时、费力，难以满足现场快速筛查需求。微流控生物传感器将微流控芯片与生物识别元件结合，可在芯片上完成样品输送、混合、孵育、分离和检测，具有样本量小、试剂消耗低、分析快速、集成度高和便携性...
本文报道了一种用于纳升级液滴检测与表征的新型片上光谱微传感器。该器件将互指环形电极（IRSE）与微流控通道无缝集成，可同时实现液滴生成、表征和传感。IRSE采用29对金属电极，电极宽度和间距均为10 µm，外半径600 µm，占用面积1.13 mm2，具有更高的电容和阻抗信号幅度、重复性与可靠性。微流道由SU-8主模和PDMS软光刻...
食源性病原是食品、饮料和医疗行业的重要诊断对象，因其普遍存在并对公共卫生、食品安全和经济造成不利影响。判断某类食品是否适合食用的标准由政府制定，设计生物传感器平台等新诊断工具时必须考虑这些标准。为满足严格的检测限、成本和可靠性要求，近期研究集中于开发基于芯片实验室的检测装置，利用微流控通道和平台。基于微流控的装置以不同方式设计、开发...
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；...
由食源性或环境病原微生物引起的多种疾病持续威胁公共卫生和全球经济。为预防病原微生物感染，必须定期对食品和环境中的微生物进行检测。然而，大多数传统检测方法昂贵、耗时，且在缺乏精密仪器和受过训练操作人员的情况下难以实际应用。即时检测（POCT）可在采样现场快速检测微生物，并大幅提高微生物检测效率。芯片实验室（LOC）是一种新兴的POCT...
新型冠状病病毒SARS-CoV-2的出现凸显了快速、准确、即时检测（POC）诊断的迫切需求。当前全球检测能力不足，难以满足重启社会活动期间的扩大检测目标。本综述聚焦于用于诊断COVID-19感染的芯片实验室（lab-on-chip）生物传感平台的发展。文章讨论了芯片实验室技术在应对全球大流行中的优势，包括低成本、从样品到答案的快速处...
本综述系统介绍了用于（生物）传感器技术开发的聚合物材料，重点讨论导电聚合物（包括共轭微孔聚合物和水凝胶）、复合材料以及分子印迹聚合物，并分析其对生物传感器设计与制备的影响。这些聚合物材料未来可用于构建芯片实验室（LOC）器件，使分析工作能够脱离固定实验室开展。文中表征的聚合物种类不仅是制造传感器或生物传感器器件的候选材料，也可作为固...
适配体是从随机寡核苷酸或肽库中筛选出的、对特定生物分子具有高亲和力的短序列，可作为生物传感器中替代抗体的新一代识别元件。近年来，适配体因稳定性高、成本低、可批量制备和可重复使用等优势，被广泛整合到多种传感平台中，以提高分析物检测的特异性与选择性。与此同时，芯片实验室（LOC）、即时检测（POC）和个性化医学快速发展，将适配体传感器与...
介电电泳（DEP）是一种非破坏、非侵入技术，适用于即时医疗诊断。该技术可在微型平台上对细胞或分子等生物颗粒进行固定、分离、旋转和检测。利用互补金属氧化物半导体（CMOS）等先进平面工艺，可通过叉指电容生物传感器实现DEP。本文采用有限元仿真研究了叉指电极（IDE）阵列对微米和亚微米颗粒的介电电泳固定。CMOS兼容IDE被置于硅微流控...
硅纳米线（SiNW）与互补金属氧化物半导体（CMOS）集成可推进芯片实验室（LOC）技术，实现读出电路集成、选择性检测和多路检测。本文提出一种可扩展像素型生物传感器，利用全耗尽绝缘体上硅（FDSOI）技术将 SiNW 与 CMOS 单片集成，并采用 CMOS 兼容侧壁转移光刻（STL）进行晶圆级制造。每个 60 nm 宽 SiNW ...
硅纳米带（SiRi）因具有高表面体积比，已被广泛用作高灵敏度生物传感换能器，但生物标志物的选择性多路检测仍是难题，且将 SiRi 与互补金属氧化物半导体（CMOS）电路集成为完整芯片实验室（LOC）的报道很少。本文提出一种基于像素的 SiRi 器件，并与 CMOS 场效应晶体管（FET）单片集成，用于实时选择性多路检测。SiRi 像...
胶体磁性颗粒（MPs）因可被磁体操控，已在分子诊断中应用数十年。在核酸检测中，MPs 可作为捕获支持物，实现生物分子的快速、简单分离；其表面可通过涂覆多种聚合物材料进行功能化，从而适配不同应用。由于颗粒表面具有特异性活性，MPs 可提高检测的灵敏度与特异性，实际应用中比传统方法更高效。除传统检测外，MPs 还成功作为微流控和芯片生物...
本文报道了一种将声学器件作为检测元件的集成平台，重点设计微流控模块，使其与双通道或阵列型Love波声学芯片结合，用于生物医学和分子诊断。作者通过系统研究优化流池固定方式与密封材料，使流体接口和封装对声波引入的损耗最小化，并考察不同工作频率、波导材料及其厚度组合在检测蛋白和DNA生物标志物时的灵敏度。研究以链霉亲和素作为模型蛋白生物标...
固相 PCR（SP-PCR）在分子诊断中日益受到重视，已有若干尝试将其集成到芯片实验室（LOC）器件中。然而，由于缺乏灵敏且便携的片上光学检测技术，其在线诊断应用受到限制。本文通过将 SP-PCR 与嵌入微芯片的超临界角荧光（SAF）微透镜阵列相结合来解决该问题。我们在热塑性材料微流控腔中制备了微型化 SAF 微透镜阵列，并直接在 ...
本文综述了基于微磁结构与时变磁场的芯片实验室（LOC）器件，用于处理磁标记生物分析物，包括蛋白质、核酸、病毒和细胞。文章介绍了微磁阵列的制备材料与方法，以及利用超顺磁微球（SPM beads）实现的程序化运输、开关、特定分析物分离、微通道内流体泵送与混合等生物处理操作。微磁器件的核心优势在于能够控制单个超顺磁微球，从而实现高效分离与...
生物传感器在医学诊断中的巨大潜力推动了传感技术与新工具的持续发展。其受欢迎的基础在于操作简便、灵敏度高、可多路分析，并能将多种功能集成于同一芯片。然而，要在保持简便与低成本的同时满足性能与产量要求，仍面临重大挑战。最终目标是在全球偏远地区，尤其是发展中国家，提供即时检测（point-of-care testing）服务。这要求生物传...
高灵敏度生物传感器设计与芯片实验室系统在样品处理和流体操控方面的灵活性相结合，有望为分析尤其是诊断应用提供强大工具。这两项技术交叉领域发展迅速，但能充分发挥二者潜力的方案仍较少。本综述中，许多传感器设计已相当先进，而芯片实验室方面在许多案例中仍较简单，尽管已对现有方法带来显著改进。文章按换能原理对 2012 年以来的代表性工作进行分...
生物传感器是一种将生物或生物来源的敏感识别元件固定于物理化学换能器上的紧凑型分析装置，用于测量一种或多种分析物。微流控系统可提供高通量处理、增强传质以控制流场、提高不同试剂混合速率、将样品和试剂体积降低至纳升级、提高检测灵敏度，并能在同一平台上完成样品制备与检测。基于这些优势，微流控技术与生物传感器技术的集成能够将化学与生物组件合并...
报道了一种基于磁性纳米粒子（MNPs）负载氧化铱纳米粒子（IrOx NPs）并固定酪氨酸酶（Tyr）的纳米复合物的甲巯咪唑（MT）生物传感器，利用永久磁铁将纳米复合物预浓缩并固定于丝网印刷电极（SPE）上。该系统在批式模式下通过 MT 螯合酪氨酸酶活性位铜离子抑制酶活性进行检测，在流式模式下通过 MT 与邻醌反应生成硫醌阻断酶促循环...