组成图示
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传感器类型
其他（光子带隙集成光子生物传感器）
检测对象
抗牛血清白蛋白抗体（anti-bovine serum albumin antibody, anti-BSA），样品基质为 PBS 缓冲液（phosphate buffer saline, PBS）中的抗体溶液
检测原理
传感器表面先经 ICPTS 硅烷化，再共价固定 BSA 抗原探针，形成特异性识别层。当样品中的 anti-BSA 抗体流过微流控通道并与 BSA 探针结合时，传感表面质量与局部折射率增加，使 SOI 一维光子带隙结构的 PBG 边缘发生波长移动。功率读出时，SLD 宽带光源经 0.8 nm 滤波器后与 PBG 边缘对齐，输出功率取决于光源谱与 PBG 响应的重叠面积；PBG 移动改变重叠，从而引起输出功率变化。抗体浓度越高，结合量越大，PBG 移动和功率变化越大。该方法无需标签，直接以折射率变化换能，并通过高时间分辨率功率监测实现实时检测。
检测灵敏度
原文未报告具体 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。
效应效果
实验比较了功率读出与光谱读出两种模式，二者传感响应一致，但功率读出约 10 个数据点/秒，光谱读出约每 42 秒 1 个数据点，数据量超过 400 倍，可实时观察结合过程并即时识别气泡等瞬态伪影。对 10 μg/mL 和 100 μg/mL anti-BSA 均能产生可分辨响应。30 秒时间平均使噪声水平降低约 2 倍，检测限相应降低约 2 倍，而不牺牲灵敏度。选择性依靠 BSA 探针特异性捕获 anti-BSA 实现。系统避免可调谐激光器和光谱分析仪，降低成本、体积和重量，适合便携式低成本 lab-on-a-chip 应用。原文未报告 RSD、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的定量对比。
传感器的构成
- 基底/换能器：SOI 一维周期光子带隙结构（1D SOI PBG structure），101 个周期单元，220 nm 厚，PBG 边缘约 1550 nm，通过表面折射率变化换能
- 微流控通道：SU8 微流控通道（400 μm 宽、50 μm 高），用于输送样品
- 通道盖：PDMS 盖（polydimethylsiloxane, PDMS），封闭微流控通道并提供进样口
- 表面活化：piranha solution 清洗硅表面，去除有机残留并增加 OH 基团
- 硅烷化修饰层：3-(triethoxysilyl) propylisocyanate（ICPTS）5 vol% 2-propanol 溶液，硅烷化表面并提供异氰酸酯端基
- 识别元件：BSA 抗原探针（bovine serum albumin, BSA，10 μg/mL PBS 1×），共价结合于 ICPTS 异氰酸酯端，捕获 anti-BSA 抗体
- 封闭剂：0.1 M ethanolamine in PBS 1×，封闭剩余异氰酸酯基团
- 读出系统：超辐射二极管（SLD）宽带光源、0.8 nm 可调光滤波器、功率计/光电探测器，以及 OSA 光谱读出对比
中文摘要
本文报道了一种基于光子带隙（photonic bandgap, PBG）结构的抗体检测生物传感器实验结果。该传感器采用基于功率的读出技术：将滤波宽带光源与 PBG 边缘对齐，通过测量输出功率变化间接追踪 PBG 波长移动，从而实时监测抗原探针与目标抗体之间的结合过程，并可即时观察分子相互作用事件。由于读出过程避免使用可调谐激光器和光谱分析仪，平台成本显著降低；同时每秒可获得大量数据，使生物传感系统性能明显提升。实验采用 SOI 一维周期结构，PBG 边缘位于约 1550 nm，表面经 ICPTS 硅烷化并固定 BSA 抗原探针，再用乙醇胺封闭。SU8 微流控通道和 PDMS 盖用于输送 anti-BSA 抗体。功率读出约 10 个数据点/秒，而光谱读出约每 42 秒 1 个数据点；30 秒时间平均可使噪声和检测限降低约 2 倍。
英文摘要
In this letter, we present experimental results of antibody detection using a biosensor based on photonic bandgap structures, which are interrogated using a power-based readout technique. This interrogation method allows a real-time monitoring of the association process between the antigen probes and the target antibodies, allowing the instantaneous observation of any interaction event between molecules. because etunable lasers and optical spectrum analyzers are avoided for the readout, a drastic reduction of the final cost of the platform is obtained. Furthermore, the performance of the biosensing system is significantly enhanced due to the large number of data values obtained per second.