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...
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...
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...
生物传感器是一类用于检测生物分子种类与含量的装置，通常依靠换能或传感元件的机械、化学或电学性质变化产生可测量信号，并常将样品提取、操控与检测集成于同一平台。本文首先概述当前生物传感器领域的研究现状，随后重点讨论微流控与纳流控生物传感器这一特殊类别，系统介绍其基础理论、制造方法以及若干代表性器件与应用。文中分析了微纳尺度下流体输运、双...
许多癌症类型生存率低且治疗反应不可预测。简便的分子分析有助于患者分层和治疗个体化。为克服现有分析设备局限，已提出多种集成器件，它们提供更高灵敏度和易于并行检测。尤其，无标记光学生物传感器兼具集成传感器优点（易操作、便携、低样本量）并能以原始形式检测目标分子。本文综述集成光学生物传感器现状，并讨论其用于检测体液中蛋白变体的可能应用，尤...
过去二十年来，生物与化学传感器及其样品前处理和分析系统的小型化趋势不断增强。芯片实验室器件具有成本低、样品量小、分析速度快、易于自动化以及可靠性和重复性高等优点。基于电学的方法将生物或化学信号转换为电学信号，是芯片实验室器件的重要组成部分。任何电化学传感系统的关键部件是参考电极，它能够测量电化学界面溶液侧的电位。关于这一关键部件的小...