Интегрированные устройства «лаборатория на чипе»: методы изготовления и системы преобразования сигнала для сенсорного анализа

Биосенсоры «лаборатория на чипе» (LOC) в последнее время привлекают внимание исследователей благодаря потенциальной пользе для персонализированного здравоохранения и диагностики заболеваний. В течение последних десятилетий устройства LOC активно развивались за счёт интеграции микрофлюидики на одном чипе, что позволяет одновременно выполнять различные лабораторные исследования, включая биохимическое и биомолекулярное выявление. На начальных этапах развития миниатюрных сенсорных платформ, известных как микросистемы полного анализа (μTAS), применяли формование, микроконтактную печать, микромеханическую обработку и другие методы. Эти трудоёмкие многоэтапные процессы использовали для создания структур микрометрового размера. Со временем были разработаны новые подходы и модификации, позволившие заменить жёсткие подложки гибкими. Бумажные и пластиковые подложки обладают рядом уникальных свойств — прочностью, гибкостью, мобильностью, низкой стоимостью и простотой изготовления, что обусловлено их совместимостью с широким спектром печатного оборудования. В настоящем обзоре подробно рассмотрены различные методы и технологии изготовления сенсорных устройств LOC, включая фотолитографию, мягкую литографию, трафаретную и струйную печать, лазерную микрообработку и наноимпринтинг. Также подробно описаны системы преобразования сигнала — электрохимические, оптические и механические, играющие важную роль в работе сенсорных устройств. Кроме того, всесторонне рассмотрены методы выявления многочисленных аналитов, отнесённых к малым молекулам, макромолекулам и клеткам; материал снабжён иллюстрациями и таблицами.