组成图示
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传感器类型
其他（石墨烯-PDMS倏逝波光电导生物传感器）
检测对象
生物素化 DNA 双十字结构（biotinylated DX, DXB）、链霉亲和素（streptavidin, SA）；样品基质为 1 μL 微量液滴（生理 1×TAE/Mg2+ 缓冲液或去离子水）
检测原理
PDMS 波导在可见光激发下形成局部倏逝场，其场强和光强分布对波导表面附近折射率变化敏感。当 DXB 与 SA 通过生物素-亲和素特异性结合时，在波导表面形成局部生物分子吸附层，改变局部折射率和倏逝场分布；石墨烯位于波导下方，作为光电探测器，其光生载流子浓度和光电导受倏逝场调制，导致光电流变化。通过静电计测量暗态和蓝、绿、红光下石墨烯 I–V 曲线，比较有无分析物及结合前后光电流差异。响应时间估计为几十微秒，因为分析物不直接电接触石墨烯。该设计未使用 HCR、RCA 或 CRISPR-Cas 等放大策略，主要依赖倏逝场折射率敏感性和石墨烯高光电导。
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
实验以 DXB 和 SA 为模型生物分析物，将 1 μL 样品滴加到 PDMS 波导上。无分析物时光电流较高，单个分析物使光电流降低，DXB 与 SA 结合后光电流出现增加趋势，表明生物结合改变了倏逝场。蓝、绿、红光下响应变化分别为 ±3%、±5%、±4%，作者归因于波导耦合损耗和光强波动。由于分析物不直接接触石墨烯，估计响应时间为几十微秒。作者强调器件透明、柔性、高比表面积，可小体积检测多种分析物，并认为其灵敏度可与传统技术相当，适用于医疗、生物和环境检测；但论文未报告选择性、稳定性、RSD、回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的定量对比。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：氧化硅衬底上的金微间隙电极芯片（Au microgap electrodes on oxide-coated Si substrate），电极间距 2 μm，用于承载石墨烯并测量光电流
- 光电导层：化学气相沉积（CVD）甲烷在 Cu 箔上生长并转移的单层/少层石墨烯薄膜（graphene film），作为光电探测器响应倏逝场变化
- 波导层：PDMS 波导（SYLGARD 184 silicone elastomer，base:curing agent 10:1，60 °C 固化，尺寸 5×1×20 mm），传导可见光并形成局部倏逝场
- 识别/结合元件：生物素化 DNA 双十字结构（biotinylated DX, DXB）与链霉亲和素（streptavidin, SA），通过生物素-亲和素特异性结合实现识别
- 样品接触层：PDMS 波导表面直接暴露于 1 μL 生物分析物液滴（DXB 或 SA），形成局部生物吸附层
- 信号标记物：无额外标记，依赖生物素-亲和素结合引起的局部折射率和倏逝场变化
- 光源与读出：蓝/绿/红可见光光源（约 460/520/660 nm）与静电计（electrometer），提供激发光并读取石墨烯 I–V 光电流
中文摘要
本文报道了一种基于石墨烯与聚二甲基硅氧烷（PDMS）波导耦合的生物传感器制备方法。该传感器基于局部倏逝石墨烯耦合（LEGC）原理工作：PDMS 波导中的倏逝场对界面折射率变化高度敏感，当化学或生物物种结合到波导表面时，倏逝场分布发生偏移；石墨烯作为光电探测器，其光电流随波导内光强和倏逝场变化而改变。作者将选择性受体分子固定于 PDMS 光学波导表面，通过监测不同可见光（蓝、绿、红）照射下石墨烯薄膜的光电导和光电流变化来检测目标分析物。实验以生物素化 DNA 双十字结构（DX biotin）和链霉亲和素（streptavidin）作为生物分析物，将 1 μL 样品滴加到波导上，用电流计测量暗态与光照下石墨烯的 I–V 特性。结果表明，生物素与链霉亲和素结合后光电流响应发生变化，且传感器对可见光敏感，具有透明、柔性、高比表面积和快速响应的潜力，可用于多种生物活性检测。
英文摘要
We demonstrate the fabrication of a biosensor based on graphene coupled with polydimethylsiloxane (PDMS) waveguide. Biosensors work on the principle of local evanescent graphene-coupled wave sensor. It is observed that the evanescent field shifts in the presence of chemical or biological species as evanescent waves are extremely sensitive to a change in refractive index. This method helps to monitor the target analyte by attaching the selective receptor molecules to the surface of the PDMS optical waveguide resulting in its optical intensity distribution shift. We monitor the electrical properties of graphene in the dark and under illumination of PDMS waveguide. The changes in photocurrent through the graphene film were monitored for blue, green, and red light. We observed that the fabricated graphene-coupled PDMS optical waveguide sensor is sensitive to visible light for the used bioanalytes.