Organs-on-chips have emerged as viable platforms for drug screening and personalized medicine. While a wide variety of human organ-on-a-chip models have been developed, rarely have there been reports on the inclusion of sensors, which are critical in continually measuring the microenvironmental parameters and the dynamic responses of the microtissues to pharmaceutical compounds over extended periods of time. In addition, automation capacity is strongly desired for chronological monitoring. To overcome this major hurdle, in this protocol we detail the fabrication of electrochemical affinity-based biosensors and their integration with microfluidic chips to achieve in-line microelectrode functionalization, biomarker detection and sensor regeneration, allowing continual, in situ and noninvasive quantification of soluble biomarkers on organ-on-a-chip platforms. This platform is almost universal and can be applied to in-line detection of a majority of biomarkers, can be connected with existing organ-on-a-chip devices and can be multiplexed for simultaneous measurement of multiple biomarkers. Specifically, this protocol begins with fabrication of the electrochemically competent microelectrodes and the associated microfluidic devices (~3 d). The integration of electrochemical biosensors with the chips and their further combination with the rest of the platform takes ~3 h. The functionalization and regeneration of the microelectrodes are subsequently described, which require ~7 h in total. One cycle of sampling and detection of up to three biomarkers accounts for ~1 h.

器官芯片已成为药物筛选和个性化医疗的可行平台。虽然已经开发了各种各样的人体器官芯片模型，但很少有关于包含传感器的报道，这对于持续测量微环境参数和微组织对药物化合物的动态响应至关重要一段时间。此外，对于按时间顺序进行的监控，强烈需要自动化能力。为了克服这一主要障碍，在本协议中，我们详细介绍了基于电化学亲和性的生物传感器的制造及其与微流控芯片的集成，以实现在线微电极功能化、生物标志物检测和传感器再生，从而实现连续、在器官芯片平台上对可溶性生物标志物进行原位和无创定量。该平台几乎是通用的，可以应用于大多数生物标志物的在线检测，可以与现有的器官芯片设备连接，并且可以多路复用以同时测量多个生物标志物。具体来说，该协议从制造电化学能力微电极和相关的微流体装置（~3 d）开始。电化学生物传感器与芯片的集成以及它们与平台其余部分的进一步结合需要约 3 小时。随后描述了微电极的功能化和再生，总共需要约 7 小时。多达三个生物标志物的一个采样和检测周期占约 1 小时。该平台几乎是通用的，可以应用于大多数生物标志物的在线检测，可以与现有的器官芯片设备连接，并且可以多路复用以同时测量多个生物标志物。具体来说，该协议从制造电化学能力微电极和相关的微流体装置（~3 d）开始。电化学生物传感器与芯片的集成以及它们与平台其余部分的进一步结合需要约 3 小时。随后描述了微电极的功能化和再生，总共需要约 7 小时。多达三个生物标志物的一个采样和检测周期占约 1 小时。该平台几乎是通用的，可以应用于大多数生物标志物的在线检测，可以与现有的器官芯片设备连接，并且可以多路复用以同时测量多个生物标志物。具体来说，该协议从制造电化学能力微电极和相关的微流体装置（~3 d）开始。电化学生物传感器与芯片的集成以及它们与平台其余部分的进一步结合需要约 3 小时。随后描述了微电极的功能化和再生，总共需要约 7 小时。多达三个生物标志物的一个采样和检测周期占约 1 小时。可以与现有的器官芯片设备连接，并且可以多路复用以同时测量多个生物标志物。具体来说，该协议从制造电化学能力微电极和相关的微流体装置（~3 d）开始。电化学生物传感器与芯片的集成以及它们与平台其余部分的进一步结合需要约 3 小时。随后描述了微电极的功能化和再生，总共需要约 7 小时。多达三个生物标志物的一个采样和检测周期占约 1 小时。可以与现有的器官芯片设备连接，并且可以多路复用以同时测量多个生物标志物。具体来说，该协议从制造电化学能力微电极和相关的微流体装置（~3 d）开始。电化学生物传感器与芯片的集成以及它们与平台其余部分的进一步结合需要约 3 小时。随后描述了微电极的功能化和再生，总共需要约 7 小时。多达三个生物标志物的一个采样和检测周期占约 1 小时。电化学生物传感器与芯片的集成以及它们与平台其余部分的进一步结合需要约 3 小时。随后描述了微电极的功能化和再生，总共需要约 7 小时。多达三个生物标志物的一个采样和检测周期占约 1 小时。电化学生物传感器与芯片的集成以及它们与平台其余部分的进一步结合需要约 3 小时。随后描述了微电极的功能化和再生，总共需要约 7 小时。多达三个生物标志物的一个采样和检测周期占约 1 小时。