本文理论提出并分析了一种用于中红外区域口腔癌检测的石墨烯辅助一维光子晶体生物传感器，采用转移矩阵法计算其光学响应。该结构由高折射率与低折射率介质层交替排列构成，中心为口腔组织缺陷腔，可在光子带隙内支持高度局域的缺陷模共振。健康与癌变口腔组织的有效折射率差异会改变缺陷腔光程，使共振波长发生可测移动，从而实现无标记光学检测。结果显示，传...
本研究提出一种用于宫颈癌早期筛查的新型光学生物传感器，基于光子晶体材料，利用光在微小硅棒阵列构成的波导中传播。当光穿过健康、HPV感染或癌变宫颈组织时，因组织折射率差异产生微小光谱变化，从而无需染料或标记即可区分组织类型。该工作的关键创新是考虑温度对传感器性能的影响，在10、25、45和60°C下测试，结果表明25°C性能最佳，其他...
本文提出一种基于一维 Thue–Morse 准周期光子晶体的生物传感器，用于癌症检测。该结构在交替多孔硅增益–损耗层中引入宇时（PT）对称与例外点（EP）工程，并在关键界面集成石墨烯纳米层，以实现强光学场限制和 EP 附近共振锐化。通过系统参数优化，确定石墨烯化学势和弛豫时间的最优值分别为 0.408 eV 和 0.5 ps，此时传...
本文提出一种基于氮化镓（GaN）的二维光子晶体（2D PC）生物传感器，用于白癜风（vitiligo）和皮肤松弛症（cutis laxa）等皮肤疾病相关分析物的检测。传感器采用 GaN 作为基底/光子晶体材料，利用缺陷区形成传感区，通过 1550 nm 入射光在缺陷共振模式下的透射峰波长漂移实现折射率检测。作者使用 Opti FDT...
本文提出一种高灵敏度且热稳定的光子晶体（PhC）生物传感器，用于癌细胞的高精度检测。该传感器采用方格排列的硅棒阵列（棒半径0.1 µm），在1.2–2.1 µm范围内具有光子带隙，并设置两条线缺陷波导分别作为输入和输出光路。其核心为一种眼形缺陷腔，腔内沿眼形边界及中心类似虹膜区域布置嵌入硅棒，用于容纳待测分析物。当分析物折射率发生变...
无标记光学生物传感是医学诊断和生物医学研究中的关键技术。基于光子晶体（PhC）的生物传感器可利用反射或透射光谱的峰波长/强度变化，实现生物分子的快速、简单、无标记检测，且装置紧凑。然而，自上而下制备高重现性光子晶体成本较高，且其折射率（RI）灵敏度不足以检测葡萄糖等小分子引起的 RI 变化。本文提出一种高重现性的含酶水凝胶/TiO2...
本研究提出一种用于尿液葡萄糖浓度检测的二维光子晶体（PhC）生物传感器，通过设计、仿真与评估，利用葡萄糖浓度引起空腔内折射率变化导致谐振波长偏移实现检测。该传感器采用紧凑的二维六角晶格硅棒结构，并引入缺陷空腔以增强谐振响应。仿真结果表明，在0–15 mg/dl葡萄糖范围内，传感器灵敏度达20,040.30 nm/RIU，品质因数达1...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）可感染多种动物，带来人-动物和动物-人传播风险，亟需高灵敏、快速、简便的跨物种检测手段。本研究将单克隆抗体（mAb）阻断ELISA格式转化为基于激活捕获与数字计数（AC+DC）的生物传感器免疫检测。该检测采用光子晶体（PC）生物传感器、金纳米颗粒（AuNP）标记、SARS-CoV-...
等离子体与核壳纳米材料因环保、低成本制备工艺，在医药和医疗设备开发中具有潜力。针对耐药菌感染这一全球挑战，本文提出一种用于检测革兰氏阳性和阴性血流细菌的一维光子晶体生物传感器（PCB）理论框架，其结构为 (ZrO2/GaN)N/缺陷层/(ZrO2/GaN)N，并采用传输矩阵法（TMM）进行建模。同时，利用有限差分方法（FDM）研究 ...
本文针对癌细胞早期检测需求，理论提出并模拟一种基于一维缺陷三元光子晶体的超灵敏光子生物传感器。采用MATLAB与传输矩阵法，对分别加载正常细胞及Jurkat、Hela、PC12、MDA-MB231、MCF-7、白质、低级别胶质瘤、胶质母细胞瘤等样品的结构进行计算，通过调节周期数、缺陷层厚度和s偏振入射角寻找最优传感条件。传感器利用样...
光子晶体生物传感器是一种由光子晶体材料制成的紧凑器件，可用于检测和监测生物分子或化学物质的存在及其浓度变化。本文提出一种基于硅光子晶体的癌细胞检测生物传感器，其结构在三角晶格阵列中引入六角谐振腔。该结构的一个光子带隙范围为1188 nm≤λ≤1968 nm。采用时域有限差分法仿真发现，当入射光波长位于该带隙范围内时，结构在1469....
器官芯片（Organ-on-a-Chip, OoC）系统正成为药物筛选和医学研究中的重要体外分析方法。为实现细胞培养响应的连续生物分子监测，在微流控系统或排液管中进行无标记检测具有前景。本研究将光子晶体平板与微流控芯片集成，作为无标记生物标志物检测的光学换能器，并以非接触方式读出结合动力学。作者利用光谱仪和一维空间分辨数据分析方法，...
呼吸道疾病是生猪生产造成经济损失的重要原因。在美国，猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）和甲型流感病毒（IAV）是当前引起猪呼吸道疾病的前两大主要病毒。常用PCR病毒检测需要病毒提取、核酸纯化和检测，耗时且昂贵。本文报道一种集成磁光流（iMOF）平台，其中抗体功能化磁性纳米颗粒（MNP）可高效富集多种猪呼吸道病毒，光子晶体（PC）生...
光学生物传感器是生物分析检测中的高灵敏度器件，血液成分分析对重大疾病检测以及糖尿病、癌症和心血管疾病诊断具有重要意义。本文提出一种三维光子晶体生物传感器，由沸石咪唑酯骨架材料-8（ZIF-8）纳米阵列置于涂覆多聚多巴胺（PDA）的硅基底上构成。该传感器在1.1–1.5 μm波长范围内通过有限差分时间域（FDTD）方法进行设计、模拟和...
本文提出一种在可见光波段具有可调响应的光子生物芯片，用于血细胞分选应用。传感器核心由ZnS和Ge交替多层膜构成，中间设置可注入生物样品的生物细胞腔。为提高芯片灵敏度，生物细胞腔被空气层包裹，其侧壁涂覆单层石墨烯。研究首先针对白细胞成分（WBC）和红细胞成分（RBC）提取结构参数的最优值，随后通过改变探测光入射角和偏振态考察传感器探测...
疟疾早期检测对降低死亡率至关重要。传统手动显微镜诊断耗时长且易出现误报，因此需要高速、低成本且结果准确的生物传感器。疟原虫感染红细胞后，会改变红细胞的机械、物理和生化结构，使其折射率发生变化，正常红细胞与感染红细胞之间存在折射率差异。本文利用该因素设计了一种无标记光子生物传感器，用于检测人体疟疾。所提出的光子晶体传感器尺寸为10 μ...
外泌体是细胞分泌到细胞外环境的纳米囊泡，富含膜蛋白、mRNA和miRNA等分子信息，被视为高质量疾病诊断生物标志物。然而，现有外泌体检测通常需要耗时的分离纯化步骤，且特异性和灵敏度仍需提高。本文报道一种单步外泌体检测技术，可在单个微型容器内约1小时内同时完成基于磁性纳米颗粒（MNP）的外泌体免疫磁提取和基于光子晶体（PC）的无标记高...
鲎变形细胞溶解物（LAL）试验是制药与生物技术行业广泛使用的体外细菌内毒素检测方法。内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁成分，可引发严重病理反应并增加死亡风险。为满足药品和疫苗生产对 LAL 检测日益增长的需求，作者开发了一种新的 LAL 检测方案。该方案采用开放微腔光子晶体生物传感器，通过监测 LAL 凝固过程中样品溶液折射率的变化来定量内...
利用细胞外囊泡（EVs）作为疾病生物标志物的一个挑战，是区分由相似细胞类型或表型释放的EVs。本文报道了一种高通量、无标记的EV微阵列技术，通过同步表征一组EV膜蛋白来区分不同来源的EVs。该平台由印刷在光子晶体生物传感器上的抗体阵列和显微超光谱成像技术组成，可快速评估EV膜蛋白与其对应抗体的结合。该EV微阵列检测仅需2 μL样品体...
本文报道了一种结合无标记与荧光模式的一维光子晶体生物传感器，用于优化复杂生物介质中癌症生物标志物的检测。该传感器基于支持布洛赫表面波的一维光子晶体，通过单克隆抗体修饰实现高特异性生物识别，并采用夹心免疫检测策略。通过优化检测工作参数，可最大化生物传感器响应。优化实验可确定有效捕获效率及固定过程重复性，估计接近5%。利用荧光模式的高分...