Acta Chimica Sinica ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (5): 679-689.DOI: 10.6023/A21120610 Previous Articles     Next Articles

Review

基于微流控热泳的生物传感技术

刘超a, 田飞a, 邓瑾琦a, 孙佳姝a,b,*()   

  1. a 国家纳米科学中心 北京市纳米生物医学检测工程技术研究中心 北京 100190
    b 中国科学院大学 北京 100049
  • 投稿日期:2021-12-31 发布日期:2022-05-31
  • 通讯作者: 孙佳姝
  • 作者简介:

    刘超, 国家纳米科学中心研究员. 2010年6月于河北工业大学获得工学学士学位, 2016年1月于中国科学院大学获得理学博士学位, 2016年加入国家纳米科学中心. 主要研究方向为微流控分离分析与肿瘤液体活检.

    田飞, 国家纳米科学中心特别研究助理. 于2011年6月获得河北工业大学工学学士学位, 于2019年6月获得河北工业大学工学博士学位. 主要研究方向为基于微流控技术的循环肿瘤靶标分离分析与病原体检测.

    邓瑾琦, 国家纳米科学中心任特别研究助理. 于2016年6月在武汉大学化学与分子科学学院取得理学学士学位, 于2021年6月在中国科学院大学中丹学院取得理学博士学位, 专业为纳米科学与技术. 研究方向为基于微流控技术的生化分析.

    孙佳姝, 国家纳米科学中心研究员, 国家杰出青年科学基金 (2020年)和国家优秀青年科学基金获得者(2016年). 主要研究方向为微流控分离分析技术与纳米生物医学研究. 提出了微流控热泳测量的新理念, 实现循环肿瘤标志物的高灵敏定量检测. 已发表SCI收录论文90余篇, 引用5,600余次, 并多次被Nature子刊等作为研究亮点报道. 有10余项微流控相关发明专利授权.

    庆祝中国科学院青年创新促进会十年华诞.
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2020YFA0210800); 国家重点研发计划(2021YFA0909400); 国家自然科学基金(22025402); 国家自然科学基金(91959101); 国家自然科学基金(21904028); 国家自然科学基金(22104026); 国家自然科学基金(22174030); 中国科学院战略性先导科技专项(XDA16021200)

Thermomicrofluidic Biosensing Systems

Chao Liua, Fei Tiana, Jinqi Denga, Jiashu Suna,b()   

  1. a Beijing Engineering Research Center for BioNanotechnology, National Center for Nanoscience and Technology, Beijing 100190
    b University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
  • Received:2021-12-31 Published:2022-05-31
  • Contact: Jiashu Sun
  • About author:
    Dedicated to the 10th anniversary of the Youth Innovation Promotion Association, CAS.
  • Supported by:
    National Key R&D Program of China(2020YFA0210800); National Key R&D Program of China(2021YFA0909400); National Natural Science Foundation of China(22025402); National Natural Science Foundation of China(91959101); National Natural Science Foundation of China(21904028); National Natural Science Foundation of China(22104026); National Natural Science Foundation of China(22174030); Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences(XDA16021200)

The sensitive and specific detection of key molecules and biological micro/nanoparticles in complex biological systems is of great significance for understanding biological processes at multiple levels and scales, uncovering the mechanisms of disease onset and development, and exploring novel biomarkers. Microfluidic biosensors with advantages of microfluidics and biosensing have made significant progress in the precise detection of biological samples with small volumes. Recent years, thermomicrofluidic biosensing that combines thermophoretic migration in a temperature gradient and homogenous signal amplification strategies has realized rapid, sensitive, in situ detection of biomolecules and biological micro/ nanoparticles in complex biological systems. Different thermomicrofluidic biosensing strategies, including microscale thermophoresis (MST), thermophoresis-convection coupling, thermophoresis-diffusiophoresis coupling, and thermophoresis-electrophoresis coupling were presented. The fundamentals, features, and applications of these strategies in detecting biomolecules (protein, nucleic acids, etc.) and biological micro/nanoparticles (extracellular vesicles, viral particles, cells, etc.) were summarized. The challenge and future directions for the application of thermomicrofluidic sensing in biomedical detection were discussed.

Key words: thermophoresis, microfluidic, multi-physics coupling, biosensing