To enhance the precision and reliability of early disease detection, especially in malignancies, an exhaustive investigation of multi-target biomarkers is essential. In this study, an advanced integrated electrochemical biosensor array that demonstrates exceptional performance was constructed. This biosensor was developed through a controllable porous-size mechanism and in-situ modification of carbon nanotubes (CNTs) to quantify multiplex biomarkers—specifically, C-reaction protein (CRP), carbohydrate antigen 125 (CA125), and carcinoembryonic antigen (CEA)—in human serum plasma. The fabrication process involved creating a highly ordered three-dimensional inverse-opal structure with the CNTs (pCNTs) modifier through microdroplet-based microfluidics, confined spatial self-assembly of nanoparticles, and chemical wet-etching. This innovative approach allowed for direct in-situ modification of nanomaterial onto the surface of electrode array, eliminating secondary transfer and providing exceptional control over structure and stability. The outstanding electrochemical performance was achieved through the synergistic effect of the pCNTs nanomaterial, aptamer, and horseradish peroxidase-labeled (HRP-) antibody. Additionally, the integrated biosensor array platform comprised multiple individually addressable electrode units (n = 11), enabling simultaneous multi-parallel/target testing, thereby ensuring accuracy and high throughput. Crucially, this integrated biosensor array accurately quantified multiplex biomarkers in human serum, yielding results comparable to commercial methods. This integrated technology holds promise for point-of-care testing (POCT) in early disease diagnosis and biological analysis.

Abstract The assembly of colloidal particles into micro‐patterns is essential in optics, informatics, and microelectronics. However, it is still a challenge to achieve quick, reversible, and precise assembly patterns within micro‐scale spaces like droplets. Hereby, a method is presented that utilizes in‐plane dielectrophoresis to precisely manipulate particle assemblies within microscale droplets. The electro–microfluidic particle assembly platform, equipped with ingenious electrode designs, enables the formation of diverse micro‐patterns within a droplet array. The tunability, similarity, stability, and reversibility of this platform are demonstrated. The ability to assemble letters, numbers, and Morse code patterns within the droplet array underscores its potential for information encoding. Furthermore, using an example with four addressing electrodes beneath a droplet, 16 distinct pieces of information through electrical stimuli is successfully encoded. This unique capability facilitates the construction of a dynamic electronic token, indicating promising applications in anti‐counterfeiting technologies.

The real-time assessment and personalized monitoring of human bladder status is important for individuals with involuntary voiding, overactive bladder and bladder disorders such as urinary incontinence. To address the shortcomings of traditional urodynamic methods where the equipment is bulky, complex, invasive, expensive and unable to continuously monitor bladder status, and to meet the needs of healthcare professionals and family members to know the patient’s bladder capacity, this paper designs the biocompatible integrated bladder electronics for wireless capacity monitoring assessment. The device employs chitosan, which exhibits favorable biocompatibility, to fabricate patch electrodes, and optimizes their performance through the plasticizing effect of glycerol, with a polarization resistance of 4.8983 kΩ, a maximum tensile force of up to 107.5 kPa, and remains chemically stable for long-term wear. The principle of bioelectrical impedance analysis is employed to integrate a hardware system comprising multiple modules, including a microcontroller, information processing, communication, display and power supply. After the integrated system design is completed with electrodes connected and encapsulated, data on bladder electrical impedance changes is gathered and transmitted wirelessly to the user interface for non-invasive real-time monitoring and intelligent assessment of bladder capacity. The experimental results demonstrate a high correlation between human bladder electrical impedance and bladder volume, with a systematic measurement correlation coefficient reaching 96.7%. The research equipment is portable, simple to operate, and radiation-free to the human body. It has significant potential for real-time monitoring and intelligent alarm of bladder capacity.

As the pet population grows, there is increasing attention on the health and well-being of companion animals. Weaning, a common challenge for young mammals, often leads to issues such as diarrhea, growth retardation, and in severe cases, even mortality. However, the specific changes in gut microbiota and metabolites in kittens following weaning remain unclear. In this study, we conducted a comprehensive investigation of the dynamic changes in the gut microbiota, serum metabolism, antioxidant capacity, and immune function of kittens at various time points: days 0, 4, and 30 post-weaning. Significant changes in the immune response and gut microbiota were observed in kittens following weaning. Specifically, IgM levels increased significantly (P < 0.01, n = 20), while IgA and IgG levels showed a sustained elevation. Weaning also disrupted the intestinal microbiota, leading to notable changes in serum metabolism. On day 4 post-weaning, there was a decrease in beneficial bacteria such as Bacteroides vulgatus, Fusobacterium nucleatum, Anaerostipes caccae, and Butyricico-ccaceae. However, by day 30, beneficial bacteria including Candidatus Arthro-mitus, Holdemanella, and Bifidobacterium had increased (P < 0.05, n = 20). Serum metabolites showed clear separation across time points, with day 0 and day 4 exhibiting similar patterns. A total of 45 significantly altered metabolites (P < 0.05, n = 20) were identified, primarily related to vitamins, steroids, peptides, organic acids, lipids, and carbohydrates. Pathway analysis revealed significant enrichment in eight metabolic pathways, with key changes in arginine metabolism and biosynthesis. Additionally, bacteria such as Bacteroides fragilis, Bacteroides stercoris, Leuconostoc citreum, and Bifidobacterium adolescentis were positively correlated with serum metabolic changes, emphasizing the link between gut microbiota and systemic metabolism (P < 0.05, n = 20). Our study demonstrated that the composition and function of intestinal microorganisms as well as serum metabolic profiles of weaned kittens presented dynamic changes. These findings not only deepen our understanding of the effects of weaning on kitten health, but also provide valuable insights into post-weaning nutritional regulation strategies for kittens.

Simple and stable generation of monodispersed droplets with volume from picolitre to nanoliter is one of the key factors in high-throughput quantitative microreactors for chemical and biomedical applications. In this work, an efficient method that could realize simple manipulating microflow with a broad operation window for preparing monodispersed droplets with controllable diameter is developed. The microfluidic device is constructed by inserting a capillary with an oblique angle (α) into the continuous phase, named a floating capillary-based open microfluidic device (FCOMD). The transition of droplet-generating mode between dripping and jetting can be achieved by changing capillary number and α. A computational model based on the volume-of-fluid/continuum-surface-force method to explain the controllability of α on the droplet formation regime and droplet breakage, verifying the synergistic effect of ΔP and Fb, facilitates the droplet pinching. A descending order of Pn of capillary with different α is that 45° > 30° > 15° > 60° > 75°, leading to the same order of generated droplet's D. When compared with the traditional capillary co-flow device, the generating throughput of the integrated FCOMD obtained by integrating different numbers of capillaries is at least ten times. Moreover, water in oil, oil in water double-emulsion, colloidal dispersed droplets, and liquid crystal droplets with diameters ranging from 25 to 800 μm are prepared on-demand by the FCOMD, indicating the universality of the microfluidic device. Thus, the FCOMD shows the features of simplicity, practicability, and flexibility, offering valuable guidance for generating controllable droplets with wide size change and showing a great potential application in material science, foods, pharmaceuticals, and cosmetics.