近日，湘潭大学湖南先进传感与信息技术创新研究院张志勇教授、刘逸为副教授、刘晓峰副教授团队围绕微流控技术与碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）生物传感融合开展系统研究，在复杂样品便携式检测领域连续取得系列进展，相关成果分别发表于《Journal of Hazardous Materials》和《ACS Sensors》等国际期刊。团队围绕高灵敏传感器从实验室走向真实复杂样品检测这一关键问题，构建了涵盖样品输运、分离富集、目标纯化和高灵敏检测的一体化技术路线。

在第一项研究中，团队提出被动泵送微流控与CNT-FET传感器集成策略，构建无需外部泵阀驱动的便携式检测芯片，实现了水环境中多种生物毒素的超痕量检测。该研究通过微流控结构实现样品自主输运，并结合多单元CNT-FET阵列完成高灵敏分析，为现场化、便携式生物检测提供了新方案。

图1-被动泵微流控+CNT-FET生物传感器集成系统结构与机制示意图

在第二项研究中，团队将微流控技术拓展至复杂血液样品处理，提出基于空间限域重力沉降的全血被动分离方法，实现血浆片上提取并与CNT-FET检测模块直接集成。该方法在约20分钟内实现84.9%的血浆产率和99.9%的血细胞去除率，并完成胰腺癌标志物高灵敏检测，推动微流控从样品输运向复杂样品预处理功能拓展。

图2-全血被动分离微流控+CNT-FET生物传感器集成系统结构与机制示意图

在第三项研究中，团队进一步发展样本到结果（Sample-to-Answer）系统芯片，将目标分子捕获、纯化释放、流体控制和CNT-FET检测功能集成于同一平台，实现未稀释血清环境下癌胚抗原（CEA）的高灵敏检测。该系统在24份临床血清样品验证中实现有效区分，为复杂生物样品的集成化、自动化检测提供了新的技术路径。

图3-样本到结果片上检测系统结构与机制示意图

近年来，该团队持续推进微流控技术与碳基场效应晶体管生物传感技术集成研究，形成了“样品处理—目标富集—高灵敏检测—系统集成”的技术体系。系列成果体现了团队从器件性能优化向真实应用场景拓展的重要突破，为环境监测、即时诊断等领域的新型智能传感系统发展提供了技术支撑。

相关论文信息：

1. Passive pumping field-effect transistor microfluidic chip for ultratrace and portable detection of multiple biotoxins in aquatic environments. Journal of Hazardous Materials, 2026, 504, 141377. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2026.141377.

2. High-Yield Passive Plasma Extraction via Dimensionally-Confined Gravity Sedimentation for Ultrasensitive Pancreatic Cancer Biomarker Detection. ACS Sensors, 2026, 11(8), 7708–7717. DOI: 10.1021/acssensors.6c02562.

3. Sample-to-Answer Serum Diagnostics System-on-Chip. ACS Sensors, published online September 16, 2026. DOI: 10.1021/acssensors.6c02092.