组成图示
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传感器类型
其他（光学微腔回音壁模式生物传感器）
检测对象
特异靶分子（specific target molecules，如葡萄糖 glucose、氯化钠 NaCl、重水 D2O）及非特异吸附分子薄层；样品基质：溶液/环境介质（ambient medium/solution）
检测原理
两个硅酸盐微球通过亚波长间隙耦合形成光子分子，其回音壁模式倏逝场干涉产生键合B与反键合AB超模。当环境体相折射率变化时，两超模波长同步移动；当特异靶分子仅结合在功能化微球表面时，该微球等效半径增加，导致B与AB模产生不同比例谱移；非特异吸附则使两微球半径同时增加。体相折射率变化通常随溶液浓度变化，表面吸附层厚度随结合量增加。通过同时测量B模相对谱移ΔλB/λB和B/AB模间隔ΔλPM/λB，并在二维校准图中比较斜率，可区分体相变化、特异结合与非特异吸附，并估计吸附薄层厚度。该机制为自参考无标记检测，无需荧光标记或酶放大。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
文中为数值模拟演示，未报告实际样品回收率、RSD、稳定性或与ELISA/qPCR对比。模拟显示三种扰动在双参数图中具有不同斜率，特异结合曲线斜率明显大于体相变化和非特异吸附，因此可在复杂环境中识别特异靶分子并估计薄层厚度。作者认为该自参考方案优于单腔传感器，适用于无标记实时生物化学传感、药物发现和即时检测，以及薄膜生长监测。
传感器的构成
- 换能器微腔：两个硅酸盐微球（SiO2, n=1.45, 10 μm）支持高Q回音壁模式（WGM），作为光学换能器
- 耦合结构：亚波长空气间隙（air gap, w≈300 nm）使两微腔倏逝场耦合，形成光子分子（PM）
- 识别元件：微腔表面功能基团/受体（functional groups/receptors）用于特异靶分子结合；也可用不同材料微腔提供亲和性
- 激发/读出：线性偏振平面波（linearly polarized plane wave）沿PM主轴远程激发，散射效率谱读出B/AB模波长
中文摘要
本文报道一种新型自参考光学生物（化学）传感器，能够区分环境介质体相折射率变化与传感器表面分子吸附引起的扰动，并进一步区分表面特异结合与非特异结合。该检测方案基于耦合光学微腔（光子分子）中杂化键合与反键合光学超模的谱移监测。当两个支持高Q回音壁模式的微腔靠近时，其倏逝场发生干涉，形成偶/奇宇称的键合与反键合超模；通过同时测量键合模相对谱移和键合/反键合模间隔，可解耦体相折射率变化、单腔特异结合和双腔非特异吸附。数值模拟表明，该自参考机制可在复杂环境中识别特异靶分子，并估计吸附分子薄层厚度，为无标记实时生物化学传感和薄膜生长监测提供新平台。
英文摘要
We report a new type of optical biosensor capable of differentiating between bulk and surface perturbations of the ambient refractive index as well as between specific and nonspecific binding of molecules on the sensor surface. The proposed detection scheme is based on tracking the shifts of hybridized bonding and antibonding optical modes in coupled optical microcavities (photonic molecules). We demonstrate that by using two measurements of spectral shifts it is possible to discriminate between surface and volume index perturbation, to detect specific target molecules in a complex environment and to estimate the thickness of thin layers of adsorbed molecules.