本研究提出一种新型一维光子晶体（1D PhC）可重构生物传感器，用于无标记检测女性生殖激素孕酮和雌二醇的不同浓度。传感器由Na3AlF6与CeO2交替排列构成，中心设置缺陷层，并在缺陷层两侧沉积相变硫族材料Ge2Sb2Te5（GST）。采用传输矩阵法对TE模式传输谱进行数值模拟，通过改变GST从非晶相到晶相，评估缺陷模式波长和强度随...
本文提出一种基于截断一维光子晶体（1D PC）与狄拉克半金属（BDS）的近红外高灵敏折射率生物传感器理论模型。该传感器采用棱镜耦合结构，由耦合棱镜、TiO2/SiO2 交替一维光子晶体、含 TiO2 与 BDS 的缺陷层以及传感介质层组成。当近红外光经棱镜入射时，在 BDS 与一维光子晶体界面激发 Bloch 表面波（BSW），形成...
本文从理论上研究了一维光子晶体在血浆细胞传感中的应用性能。所提出的器件利用一维光子晶体缺陷腔结构，将待测血浆样品引入缺陷层；当样品中血浆细胞或血浆成分引起缺陷层折射率改变时，光子晶体禁带内的缺陷共振峰位置发生移动，从而实现对样品折射率变化的检测。作者通过改变不同折射率的分析物缺陷层，获得了共振峰位置随折射率变化的规律。在优化结构中，...
基于光子晶体（PC）的反蛋白石（IO）阵列是无标记传感机制的重要基底之一。IO材料具有高度有序的三维微孔结构，近年来在蛋白质、DNA、病毒等生物分子检测的光学传感和生物应用中展现出吸引力。IO材料独特的光学与结构性质可简化多种生物传感器研究中用于即时检测（POCT）的非破坏性光学检测能力。本文作为纳米技术、生物学、化学与医学科学之间...
全球能源、环境与健康危机要求发展无污染可持续能源和下一代生物诊断方案。能在纳米尺度操控和限制光的光学功能纳米结构，已成为太阳能转换与生物传感的重要候选平台。本综述重点回顾光子与等离激元纳米结构在光伏、光热转换和光催化等太阳能转换应用中的最新研究进展，并探讨将光子与等离激元纳米结构结合以构建高效太阳能转换系统的策略。文章还讨论基于光子...
凝血酶生成是血管损伤后血液凝血酶浓度发生动态变化的复杂且精细调控过程。为表征该过程的启动阶段，即凝血酶浓度处于纳摩尔每升范围，本文提出一种无标记光学适配体传感器。该传感器将硅一维光子晶体波纹波导结构与表面固定的凝血酶结合适配体相结合，以适配体作为生物识别元件。实验证明，该传感器能够特异性检测270 pmol/L至27 nmol/L范...
磁光晶体（MPCs）是开发高保真嵌入式生物传感器的有前景候选材料，可实现诊断蛋白的便捷、实时检测。尽管磁性纳米材料已广泛用于诊疗应用，但将其作为胶体组装在基质中并利用其光子响应进行传感仍较少探索。本文报道一种无标记定量检测白细胞介素-6（IL-6）的新方法，IL-6是癌症、淋巴瘤和脓毒症等多种病理状况的重要预后标志物。作者将饱和磁化...
光学生物传感器通过生物识别元件与光学换能器相结合，将生物分子相互作用转换为可测光学信号，在临床诊断、药物发现、食品过程控制和环境监测中具有重要价值。相比传统标记方法，其前处理简单，且不易改变目标分子性质，具有灵敏度高、抗干扰能力强、稳定性好、可靠性高以及易于芯片化集成的优势。本综述全面总结光学生物传感器技术进展，涵盖表面等离子共振（...
心肌壁因心衰等心血管疾病受应激时，N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）分泌入血，其早期检测有助于心衰诊断。本文报道一种基于硅藻生物硅的光子晶体增强荧光成像免疫分析生物传感器，可在0–100 pg/mL范围内检测溶液中低水平NT-proBNP。利用主成分分析（PCA）和偏最小二乘回归（PLSR）分析空间域与空间频域荧光图像，建立预...
本文提出一种基于交织聚合物网络（IPN）的图案化光子阵列芯片，用于葡萄糖的视觉检测。该 IPN 由光子网络和聚丙烯酸（PAA）网络组成；氨基苯硼酸（APBA）作为非酶葡萄糖响应基团被固定在 PAA 网络中。在碱性条件下，APBA 可与葡萄糖共价结合形成四面体硼酸酯复合物，在水凝胶中产生 Donnan 渗透压，使光子 IPN 体积膨胀...
具有离子敏感性的GaInAsP半导体，其发射强度会随表面电荷变化而改变。本研究提出一种基于GaInAsP光子晶体纳米激光器的生物传感技术，用于无标记、无光谱分析地检测神经精神疾病候选生物标志物坍缩反应介导蛋白2（CRMP2）。CRMP2存在于外周白细胞中，是精神分裂症等疾病潜在标志物。作者制备CRMP2标准蛋白，并加入十二烷基硫酸钠...
荧光生物传感具有高灵敏度、多组分检测和非损伤等优点，但荧光光谱与荧光显微成像通常需要高端电子与光学器件，限制了其在即时诊断中的应用。本文报道了一种基于硅藻生物硅光子晶体的增强荧光免疫分析生物传感器。硅藻壳具有亚100 nm周期性孔结构，可增强局域光场、提供更大比表面积，并通过Purcell效应提高荧光发射速率。作者利用标准抗体-抗原...
光子晶体（PhC）与等离激元纳米结构能够在纳米尺度调控光与生物分子的相互作用。基于光子晶体和等离激元现象，已发展出多种分析技术，并应用于生物科学、临床诊断、药物发现和环境监测等领域。过去数十年中，光子晶体与等离激元技术各自发展，各有优缺点；将二者结合可显著提升生物传感器性能并扩大分析物的线性检测范围。本文综述了将光子晶体与等离激元纳...
定量检测血管生成生物标志物可用于癌症早期诊断和治疗过程中的病情监测。常规检测方法通常需要专业人员、专用实验室设备且耗时较长。本文提出一种基于布洛赫表面波（Bloch surface wave，BSW）的生物传感平台，可在30分钟内直接从患者血浆中检测血管生成素-2（Angiopoietin-2，Ang2），无需样品前处理或稀释。该平...
本研究制备了三维二氧化硅反蛋白石（SiO2-IO）纳米结构并用于无标记光学生物传感器。SiO2-IO 通过垂直沉积和煅烧工艺制备，利用 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTMS）、NHS-PEG4-马来酰亚胺交联剂和蛋白 G 将抗体固定在其表面。SiO2-IO 具有高可及表面和有序多孔结构，有利于在抗体修饰表面捕获流感病毒。当病毒与抗体结...
本文报道了一种基于多孔硅（PS）双Bragg镜结构的无标记DNA生物传感器，用于检测氨氧化细菌（AOB）。该传感器通过室温电化学刻蚀制备，具有制备简单、光学性质优异等特点。与多种一维光子晶体结构相比，双Bragg镜结构的高反射禁带宽度约为761 nm，并在反射光谱1328 nm处呈现尖锐而深的共振峰，因而具有较高的灵敏度和可区分性。...
实时同时定量多种甾体激素对医学诊断具有重要意义。本研究开发了一种基于双分子识别与信号放大基底耦合的便携式激素生物传感器，用于多种甾体激素的同时可视化与定量检测。将具有不同发射峰的适配体功能化上转换纳米颗粒（UCNPs）固定化在光子晶体（PC）基底上作为纳米探针，实现多种甾体激素的特异性同时检测。借助PC基底的发光增强效应，实现了多种...
在生物传感器研究中，为检测低浓度分析物，常通过不同材料提高灵敏度。本文提出基于Bloch表面波（BSW）的一维光子晶体（PhC）生物传感器，结构包含石墨烯纳米层，并置于Kretschmann配置下。采用传输矩阵法计算该光子晶体生物传感器的能带结构、表面模、反射谱和灵敏度，并与不含石墨烯层的结构比较。结果表明，石墨烯层的存在显著提高角...
本文提出并制备了一种基于纳米复制光子晶体（PC）的纳流体生物传感器。以二氧化硅母模为模板，在玻璃基底上通过纳米复制和紫外固化制备紫外环氧光子晶体光栅，并在光栅表面沉积70 nm TiO2高折射率导波层；再将带丙烯酸酯胶的透明聚烯烃胶带层与PC表面键合，在光栅与胶带层之间形成密封纳流体通道。利用PC共振峰波长（PWV）变化评估键合效果...
本文报道了一种简单、无标签且可视化的光子晶体β-内酰胺酶生物传感器，用于检测β-内酰胺抗生素和β-内酰胺酶抑制剂。将青霉素酶（一种β-内酰胺酶）固定于pH敏感胶体晶体水凝胶（CCH）膜中，形成青霉素酶胶体晶体水凝胶（PCCH）传感膜。当青霉素G（一种β-内酰胺抗生素）存在时，青霉素酶催化其水解生成青霉酸，使PCCH膜微环境pH下降；...