共同一作：谢新武*（军事科学院）

共同一作：马金标 (天津大学）

共同一作：王浩（天津科技大学）

其他作者：程振 (清华大学)

其他作者：李铁* (中国科学院)

其他作者：陈世兴 (中国科学院)

其他作者：杜耀华 (军事科学院)

其他作者：吴建国（天津科技大学）

其他作者：王灿* (天津大学)

其他作者：徐新喜* (军事科学院) 

DOI: 10.1039/d1lc01056e

期刊名称：Lab on a chip

研究背景

在这个后基因组时代，分子间的相互作用的分析对检测病原微生物和研究不同生理活动的机制至关重要。传统的生物检测方法存在耗时长、需要大型仪器等缺点，不能满足现场检测分析的需要。硅纳米线-场效应晶体管（SiNW-FET）生物传感器具有响应速度快、灵敏度高、特异性强、易于集成等优点，然而也存在一些瓶颈：过于敏感，环境因素如光、温度和pH值容易造成干扰；并且它们的性能均匀性往往需要提前校准；检测功能设备分散。

文章亮点

1. 建立了一个独立的完全集成的微流控生物传感器系统。

2. 该系统可用于快速现场生物检测和分子亲和力动态分析。

3. 该系统提高了SiNW-FET生物传感器的均一性和检测能力。

文章摘要

近日，军事科学院谢新武高工、徐新喜研究员、中国科学院李铁教授及天津大学王灿教授合作的研究成果《A self-contained and integrated microfluidic nano-detection system for the biosensing and analysis of molecular interactions》被《Lab on a Chip》收录， 并被选为期刊内封面论文。《Lab on a Chip》由英国皇家化学学会创办，是生物芯片、微流控等领域的顶级期刊，位列中科院JCR工程技术1区。

在这项工作中，我们构建了一个基于SiNW-FET生物传感器的完全独立集成的便携式微流控纳米自动检测系统，用于生物检测和分析。所有的分析过程包括液体样品输送、光学调制、恒温控制、信号放大和数据采集以及结果显示都是自动进行的，极大避免检测时的人为误差。在自动进样模式下分析各种类型的样品进行性能测试，该系统显示出良好的稳定性和鲁棒性。信号精度也用一个商业的高精度电流表进行了验证（R2=0.9988）。使用典型气载致病微生物结核分枝杆菌样品验证了该系统用于生物检测的可行性，其检测限可达1.0 fg/mL。此外利用该系统分析了抗体-蛋白质对的结合-解离过程，证明了本系统用于分子相互作用分析的潜力。

该系统集成度高，体积小，便于携带，未来有希望发展成为野外现场生物检测和分子相互作用分析的便携式设备，以实现环境检测、医学研究、食品和农业安全及军事医学等领域的前沿应用。

集成纳米检测系统的构建

(a) 纳米检测系统的实物图；

(b) 操作区的功能布局图；

(c)液体系统样品输送模块；

(d) 检测系统的内部结构设计；

(e) 系统的传感信号放大、过滤和采集电路