当实验对象缩小到单细胞、微粒乃至纳米材料，真正困难的往往不只是“看见”，而是如何在微尺度下完成稳定操控、精准分选、自动处理和可靠检测。
光电镊以可编程光场生成动态“虚拟电极”，能够对细胞、颗粒和微型机械结构进行非接触式操控；数字微流控则通过软件控制离散液滴，将样本处理、反应、清洗和检测步骤集成到芯片上。两类技术进一步与人工智能、拉曼光谱、质谱、CRISPR和高光谱干涉检测结合，正在推动微尺度实验从单点操作走向自动化、集成化和智能化。
围绕光电镊和微纳操控等核心技术方向，追光生物及相关科研团队持续开展光电镊与数字微流控研究，相关成果发表于Applied Physics Reviews、Chemical Society Reviews、Advanced Materials、Advanced Science、ACS Nano、Journal of the American Chemical Society、Nano Letters等知名期刊。
本期我们按照具体研究与应用方向（六类）将已发表论文进行展示，以方便广大读者查阅：
一、综述与技术全景
二、微纳操控、组装与微机器
三、细胞分析与无标记分选
四、细胞外囊泡与复杂生物样本分析
五、临床诊断与分子检测
六、环境与生物安全检测
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一、综述与技术全景
1.光电镊：面向纳米与微米尺度操控的通用工具箱
该综述系统梳理了光电镊的工作机制、器件结构、光电导材料与实验系统，介绍其在微纳颗粒组装、细胞操控、组织工程、生化传感、微型机器和微流控集成等方向的应用，并讨论了光电镊技术的商业化发展与未来挑战。
论文信息：
Zhang S, et al., Chemical Society Reviews, 2022, 51: 9203–9242
论文题目：
Optoelectronic Tweezers: A Versatile Toolbox for Nano-/Micro-Manipulation
【论文原文】
文章解读：
2.光电镊与微流控融合，构建智能微纳操控与生化分析平台
该综述系统梳理了光电镊（OET）技术自 2005 年提出以来的发展脉络，重点分析了光电镊与通道微流控、数字微流控和光电润湿技术的融合方式，覆盖连续流细胞分选、离散液滴操控、单细胞分析、微纳颗粒组装和生化检测等应用，并指出随着新型光导材料、AI视觉识别与路径规划、自动化液滴处理和一次性芯片制造技术的发展，OET 微流控系统正在从实验室走向可标准化、可自动化、可商业化的智能生命科学平台。
论文信息：
Li Z, et al., Applied Physics Reviews, 2026, 13(2): 021319
论文题目：
Optoelectronic Tweezers Meet Microfluidics: A Powerful Approach for Micromanipulation and Biochemical Analysis
【论文原文】
文章解读：
在数万细胞中找到那一个 | 追光生物首席科学家领衔，OET微流控综述发表顶尖期刊
二、微纳操控、组装与微机器
1.优化光斑曲率，提升光电镊操控速度与稳定性
研究系统分析了光斑曲率对光电镊操控性能的影响。通过不同曲率的半环形光斑操控多种尺寸的聚苯乙烯微粒，研究揭示了光斑几何形态对水平和垂直介电泳力、微粒平衡位置、最大运动速度和操控稳定性的影响，并为不同尺寸目标匹配适宜的光斑参数提供了定量依据。
论文信息：
Xu B, et al., Optics Express, 2025, 33(2): 2968–2979
论文题目：
Optimizing Light Pattern Curvature to Improve the Performance of Optoelectronic Tweezers in Micromanipulation
【论文原文】
文章解读：
《Optics Express》刊载：OptoBot®500光电微流控助力微粒操控新突破
2.光电镊实现多目标自动、并行和无碰撞导航
研究将目标识别、目标分配、多目标路径规划和自适应光斑设计集成至光电镊系统，使多个微粒能够在包含密集障碍物和狭窄通道的复杂微环境中自动规划路径。
当多个环形光斑发生交叠时，系统能够根据周围环境动态调整光斑形状，为每个微粒保留独立操控空间。实验中，10个直径为10 μm的聚苯乙烯微粒成功穿过微通道并进入指定微腔，全程未发生目标丢失。
论文信息：
Zheng L, et al., Microsystems & Nanoengineering, 2025, 11: 49
论文题目：
Automated and Collision-Free Navigation of Multiple Micro-Objects in Obstacle-Dense Microenvironments Using Optoelectronic Tweezers
【论文原文】
文章解读：
喜讯速递｜追光生物发表顶刊，光电镊技术实现“细胞级自动驾驶”
3.光电陷阱驱动可重构、自恢复的拓扑自组装
研究利用光电陷阱调节介电泳力与颗粒间静电相互作用，使金属微球、聚苯乙烯微球在光场中自发形成有序的偶极阵列和多边形晶格。
当组装结构受到外界扰动后，恢复性介电泳力能够推动颗粒重新回到稳定构型。通过改变光斑形状，还可以进一步调节结构形态，实现可控的拓扑转变。研究同时使用酵母细胞验证了该方法对生物样本的适用性。
论文信息：
Xu B, et al., Laser & Photonics Reviews, 2026, 20(7): e01697
论文题目：
Tuning Self-Assembled Topological Dipoles in Optoelectronic Traps
【论文原文】
文章解读：
追光生物OptoBot®500登顶激光领域顶刊！光控拓扑自组装技术引领行业革新
4.光驱动多组件微机器实现三维跨平面运动传递
研究利用光电镊完成多个微型机械部件的组装、翻转与驱动，构建了能够在不同空间平面之间传递运动的三维微齿轮系统。
通过电荷诱导排斥降低微型部件之间的摩擦，并利用介电泳力实现微齿轮的垂直悬浮和跨平面啮合，使微机器从传统二维共面运动拓展至三维机械传动，为微流体控制、微机电系统和微型机器人提供了新的实现路径。
论文信息：
Li G, et al., Advanced Materials, 2025, 37(17): 2417742
论文题目：
Crossing the Dimensional Divide with Optoelectronic Tweezers: Multicomponent Light-Driven Micromachines with Motion Transfer in Three Dimensions
【论文原文】
文章解读：
北理工Advanced Materials封面论文：光电镊技术新突破-光驱动3D微齿轮系统实现跨平面运动传递
三、细胞分析与无标记分选
1.深度学习辅助数字微流控，实现无标记并行细胞分选
研究将主动矩阵数字微流控、YOLOv8目标识别模型和安全区间路径规划算法结合，根据细胞形态特征完成液滴识别、分类、路径规划与并行分选，减少对荧光抗体或磁珠标记的依赖。
在HeLa细胞与聚苯乙烯微球混合样本中，YOLOv8目标识别模型的平均精度达到98.5%，分选纯度达到96.49%，三轮分选后的回收率达到80%。研究还验证了HeLa细胞与红细胞、HeLa细胞与Jurkat细胞，以及HL-60细胞与Jurkat细胞的分选能力。分选后的细胞可直接在液滴中完成裂解，减少样本转移损失。
论文信息：
Guo Z, et al., Advanced Science, 2025, 12(1): 2408353
论文题目：
Deep Learning-Assisted Label-Free Parallel Cell Sorting with Digital Microfluidics
【论文原文】
四、细胞外囊泡与复杂生物样本分析
1.数字微流控集成拉曼传感器，实现样本处理与原位检测一体化
研究将数字微流控与透明拉曼增强堆叠传感器集成，在同一芯片上完成液滴操控、样本前处理、目标富集和表面增强拉曼检测，将样本和试剂消耗控制在微升级。研究进一步以培养上清和临床血清来源的外泌体为例，验证了平台的片上富集与原位分析能力。
论文信息：
Dong W, et al., Biosensors and Bioelectronics, 2025, 271: 117036
论文题目：
Digital Microfluidics with Integrated Raman Sensor for High-Sensitivity In-Situ Bioanalysis
【论文原文】
文章解读：
2.数字微流控连接质谱分析，15分钟完成细胞外囊泡富集与脂质提取
研究将数字微流控与质谱分析结合，利用氧化锆包覆磁珠与细胞外囊泡膜磷酸基团之间的配位作用，在芯片上完成细胞外囊泡捕获、清洗和原位脂质提取。
该方法能够在15分钟内从微升量级样本中完成细胞外囊泡富集，回收率达到78%，与超速离心法的84%接近，但处理时间由2小时以上缩短至15分钟。研究进一步分析了静息型M0巨噬细胞与抗炎型M2巨噬细胞来源细胞外囊泡的脂质差异，为稀缺样本的免疫代谢和脂质组研究提供了新的工作流程。
论文信息：
Zhao M, et al., Analytical Chemistry, 2026, 98(10): 7590–7602
论文题目：
Streamlined Digital Microfluidics-Mass Spectrometry Strategy for Extracellular Vesicle Enrichment and Lipid Profiling
【论文原文】
文章解读：
细胞“快递”开箱指南：数字微流控如何让外泌体脂质分析从2小时提速至15分钟
五、临床诊断与分子检测
1.数字光流控集成扩增与光学读出，实现无标记病原体分型
研究将数字微流控、非对称直接固相重组酶聚合酶扩增和高光谱自干涉检测集成于同一平台，在芯片上衔接样本处理、核酸扩增、目标捕获和结果读取。
平台能够在扩增过程中将目标DNA直接捕获到硅基检测表面，并通过DNA单分子层引起的干涉光谱变化完成无标记读出。系统实现10 CFU·mL⁻¹的检测灵敏度，可区分4种念珠菌，并可在50分钟内完成革兰氏阴性菌的自动化检测，同时支持4项指标并行分析。
论文信息：
Zhou T, et al., ACS Sensors, 2024, 9(12): 6411–6420
论文题目：
Self-Interference Digital Optofluidic Genotyping for Integrated and Automated Label-Free Pathogen Detection
【论文原文】
2.电渗数字光流控实现15分钟无标记蛋白质检测
研究构建了电渗数字光流控平台，将可编程液滴操控、高光谱自干涉检测和电渗驱动分子循环结合，用于微升量级血液样本中的蛋白质标志物检测。
非均匀电场驱动待测分子在液滴中主动循环，加快抗原与固定探针之间的结合，使反应时间缩短至15分钟，检测限达到0.21 nM。研究使用17份临床样本检测甲型肝炎和戊型肝炎IgM，检测结果与临床结果完全一致。
论文信息：
Yang F, et al., Nano Letters, 2025, 25(13): 5325–5333
论文题目：
Automated Electroosmotic Digital Optofluidics for Rapid and Label-Free Protein Detection
【论文原文】
文章解读：
延伸阅读：
Nano Letters重磅！追光生物联合突破蛋白质检测极限：15分钟无标记诊断，精准狙击肝炎病毒
3.数字微流控协同数字CRISPR，实现超灵敏单分子检测
研究创新性地提出“双数字”（Dual-Digital）检测策略，将DropletBot®数字微流控技术与CRISPR信号放大系统深度融合，构建DDA（Dual-Digital immunoAssay）全自动检测平台。
平台利用数字微流控完成磁珠免疫捕获、多步洗涤、试剂孵育和液滴操控，并结合RPA-T7-CRISPR/Cas13a级联信号放大与微孔阵列数字读出，实现从目标蛋白捕获到单分子计数的“样本进，答案出”全流程自动化，1小时内即可完成检测。
该平台对关键蛋白标志物的通用检测限低至100 zM，较主流商用超灵敏检测技术提升超100倍；同时可直接在复杂血清样本中定量检测心力衰竭相关标志物NT-proBNP、IL-6和TNF-α，检测限分别达到1 aM、1.5 aM和2.5 aM。
论文信息：
Li Z, et al., Journal of the American Chemical Society, 2025, 147(47): 43870–43883
论文题目：
Unlocking Zeptomolar Single-Molecule Detection by Synergizing Digital Microfluidics and Digital CRISPR
【论文原文】
文章解读：
追光生物DropletBot®助力研究人员登顶化学顶刊！解锁超灵敏级单分子检测
六、环境与生物安全检测
1.光电镊操控“纳米抓手”，快速捕获并检测生物样本中的纳米塑料
研究利用光电镊动态组装金纳米颗粒，形成能够由光场控制的纳米抓手。纳米抓手可根据光斑形状在指定区域内完成纳米颗粒聚集、目标捕获和固定，并形成分布均匀的表面增强拉曼散射热点。
该平台可在约10秒内完成分析物富集和检测，对罗丹明B的检测限达到4.43 × 10⁻⁸ M，并实现聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米塑料的快速识别。研究进一步验证了纳米塑料在血清样本中的直接捕获和拉曼检测能力。
论文信息：
Dong W, et al., ACS Nano, 2026, 20(11): 9358–9370
论文题目：
Light-Programmable Nanograspers for Rapid Nanoplastics Detection in Biological Fluids
【论文原文】
文章解读：
突破血清基质干扰：光电镊操控“纳米机械手”实现10秒极速SERS检测
2.从技术验证走向可复用的实验能力
回看这些研究，虽然实验对象和应用场景不同，但背后体现的是同一条技术演进路径。
光电镊正在从单目标操控，走向多目标并行、自主路径规划、动态自组装和三维微机器控制；数字微流控也正在从简单的液滴移动，发展为集样本处理、细胞分选、分子反应和信号读取于一体的自动化平台。
更重要的是，AI视觉识别与路径规划、光谱检测、质谱分析与分子放大技术的引入，使微流控平台不再只是完成某一个实验动作，而是逐步承担完整实验流程的组织与执行。
对科研用户而言，这意味着原本依赖多台设备、多个容器和大量人工转移的步骤，有机会被压缩到更小的样本体积、更短的实验时间和更标准化的操作流程中。
对追光生物而言，这些论文也不仅是技术成果的展示。它们共同验证了光电镊和数字微流控在微纳操控、细胞分选、生化检测和自动化实验中的扩展能力，并为OptoBot®与DropletBot®产品的持续迭代提供充分的理论证明和方法学基础。
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