综述：用于痕量金属分析的芯片实验室微流控器件：基础原理、技术演进与转化前景 可供购买

《Analytical Methods》：Lab-on-a-chip microfluidic devices for the analysis of trace metals: foundational principles, technological evolution, and translational prospectsAvailable to Purchase

　　

微流控实验室芯片（LOC）技术为在微型化分析系统中集成样品处理、化学识别、分离和检测提供了一种多功能框架。在其众多应用当中，痕量金属分析为评估LOC技术的发展现状和实际应用成熟度提供了一个极具说明力的模型，因为它兼具严格灵敏度和选择性要求、复杂样品基质以及明确的分析需求和监管要求。本综述考察了LOC平台用于痕量金属分析的基本原理，并追溯了过去二十五年来器件设计的演变过程。该领域的历史发展被组织为四个部分重叠的工程阶段：集成玻璃/硅微加工（约2000–2008年）、基于PDMS的软光刻与快速原型制作（约2006–2015年）、向纸质、热塑性材料及增材/数字制造多元化发展（约2012–2022年），以及与便携式电子设备和联网数据分析相结合的系统级混合集成（约2020–2026年）。这些阶段代表的是主导设计优先级的转变，而非离散的技术替代，因为早期的材料和制造策略仍在支持后续世代的器件。在这些发展中，LOC平台通过三个核心功能要素进行考察：流体操控、识别化学和信号转换。一个具体的设计框架进一步展示了如何将一个分析问题转化为LOC平台，从定义测量对象和样品基质开始，逐步经过样品制备、检测、校准和验证。累积证据表明，灵敏度已不再是制约进展的主要瓶颈，因为许多已报道的平台在受控条件下已能达到低于实际应用相关阈值的检测限。更持续的挑战包括基质效应、表面污染、样品制备不完整、器件间变异性、制造重现性、长期稳定性以及实验室间比对和现场验证数据的有限可获得性。因此，核心挑战已从证明可行性转变为在复杂真实样品和现实操作条件下实现稳健且可重现的性能。通过将基本原理与材料、制造策略、检测方法和系统集成方面的进展相联系，本综述识别了塑造该领域发展的关键进展、跨越多个世代持续存在的概念设计，以及继续限制向实际部署转化的未解决问题。

? 2026 作者。由皇家化学会出版

2026

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