组成图示
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传感器类型
其他（硅光子微环谐振器生物传感器）
检测对象
刀豆蛋白A（Concanavalin A, ConA）、格里菲斯凝集素（Griffithsin, GRFT）、蓖麻毒素（RCA）；样品基质为PBS缓冲液（pH 7.4）微流控流动样品。
检测原理
该传感器基于SOI硅微环谐振器的无标记光学检测。喷墨打印将BSA-糖缀合物被动吸附到暴露微环表面，形成甘露糖、半乳糖或乳糖识别层，BSA-OEG作为惰性对照。目标凝集素（ConA、GRFT、RCA）与对应糖基特异性结合后，微环表面附近局部有效折射率发生变化。由于光场被限制在微腔中，折射率变化导致共振波长发生偏移；结合量随分析物浓度增加而增加，在饱和前共振偏移幅度增大。1560 nm外腔二极管激光扫描各微环，实时读出共振波长变化，并用温度参考环和BSA-OEG环扣除非特异与漂移。
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
打印校准后定位精度约5 μm，10片芯片可在9 s内完成打印，每点约350 pL，总试剂消耗低于25 nL。ConA与BSA-mannose微环结合产生最大共振偏移124.9±3.8 pm（n=3）；BSA-mannose和RNase B分别为123.8±12.7 pm和86.6±13.0 pm，BSA-galactose对照响应可忽略。GRFT对BSA-mannose的相对偏移为26.1±10.3 pm，明显高于BSA-lactose对照2.6±2.7 pm；RCA对BSA-lactose为15.5±0.5 pm。结果表明环间选择性好、无相邻污染，适合多路复用片上凝集素检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：SOI硅微环谐振器阵列（32个可寻址微环，直径30 μm），光场限制于微腔，局部折射率变化引起共振波长偏移。
- 表面覆盖层：氟聚合物包覆层（fluoropolymer-cladding），覆盖除暴露微环外的芯片，降低波导损耗并限制样品仅与指定微环作用；8个参考环用于温度/振动控制。
- 识别元件：喷墨打印的BSA-糖缀合物（BSA-mannose、BSA-galactose、BSA-lactose、BSA-OEG），被动吸附于暴露SiO2表面，提供糖基识别位点或惰性对照。
- 信号标记物：无外源标记物，采用无标记检测，目标凝集素结合本身改变局部折射率。
- 封闭剂：0.1% w/v BSA（PBS，pH 7.4），打印后封闭非特异结合位点。
- 微流控层：激光切割垫片分隔两个微流控通道，负压注射泵以10 μL/min输送PBS分析物。
- 读出系统：1560 nm外腔二极管激光扫描微环，实时测量共振波长随时间变化。
中文摘要
硅光子芯片级生物传感的变革潜力主要受限于无法选择性功能化并利用其高密度集成光学器件。硅生物传感器（如微环谐振器）可常规制备为小于50×50 μm的占位面积，但由于尺寸小和对准要求高，对单个器件进行化学寻址一直是重大挑战。本文描述了一种非接触压电（喷墨）方法，可快速、高效地将生物活性蛋白、糖蛋白和新糖缀合物打印到高密度硅微环谐振器生物传感器阵列上。该方法展示了面向片上实验室应用的可扩展多路复用硅光子生物传感器制备，并可进一步应用于任何基于半导体的生物传感器芯片的功能化。
英文摘要
The transformative potential of silicon photonics for chip-scale biosensing is limited primarily by the inability to selectively functionalize and exploit the extraordinary density of integrated optical devices on this platform. Silicon biosensors, such as the microring resonator, can be routinely fabricated to occupy a footprint of less than 50 × 50 µm; however, chemically addressing individual devices has proven to be a significant challenge due to their small size and alignment requirements. Herein, we describe a non-contact piezoelectric (inkjet) method for the rapid and efficient printing of bioactive proteins, glycoproteins and neoglycoconjugates onto a high-density silicon microring resonator biosensor array. This approach demonstrates the scalable fabrication of multiplexed silicon photonic biosensors for lab-on-a-chip applications, and is further applicable to the functionalization of any semiconductor-based biosensor chip.