本文提出一种缺陷工程一维光子晶体（1D PhC）传感器，用于高分辨率尿液折射率检测。该结构由交替的TiO2/MgF2介质层构成Bragg反射镜，并在中心设置填充尿液的缺陷腔，从而在光子带隙内产生尖锐的局域缺陷模。基于传输矩阵法的数值分析表明，当尿液折射率从1.333增加到1.360时，缺陷模发生稳定红移。所设计传感器灵敏度为388....
生物传感器通常由识别元件和换能器组成：识别元件选择性检测生物分析物，换能器将测得的物理化学性质转换为电信号，再经放大、处理并在用户界面显示，通常还存储于数据系统中。此类传感器可应用于个性化医疗、药物发现、食品安全和植物病害诊断等广泛领域。便携式生物传感器常基于微流控系统或微机电系统（MEMS），用于测量物理或化学参数。尽管生物传感器...
本文报道了一种基于向列液晶的高灵敏度无标记光学生物传感器，用于蛋白质检测。其传感原理是：生物分子吸附在液晶池内表面后，会扰动原本由表面活性剂诱导的液晶分子取向，使液晶双折射发生变化，该变化可通过偏振光学显微镜直观检测。尽管液晶光学传感方法已有报道，作者提出了一种新的实验制备策略，通过优化表面活性剂、蛋白沉积方式、池厚及单/双面功能化...
水溶液中福尔马林污染具有重大健康与环境风险，需要快速灵敏的检测方法。本研究提出一种基于多功能金属–绝缘体–金属（MIM）纳米环结构的等离激元光学生物传感器/折射率传感器，用于福尔马林检测。该设计包含嵌套纳米环、垂直臂和反射金属层，可实现强电磁场限制与多共振工作。有限差分时间域（FDTD）模拟显示四个共振模式，灵敏度分别为1289.3...
本研究提出一种基于拓扑边缘态与石墨烯异质结构的人血清白蛋白（HSA）光学生物传感器。该传感器利用光子晶体异质结中激发的光学拓扑边缘态，在195.5 THz通信波段形成深度大于95%的尖锐反射谷，并对传感层折射率变化表现出高响应性；同时借助石墨烯费米能级调制实现电导率动态调控，从而获得可调传感特性。数值结果表明，拓扑边缘态具有强局域场...
快速准确的细菌检测对医学、食品工业和环境监测至关重要。本文报道了一种基于培养基颜色变化的光学传感器，利用细菌代谢产物引起的光学相互作用。所提出的原型基于甘露醇盐琼脂（ASM，金黄色葡萄球菌选择性培养基）的光透射原理。随着细菌生长，培养基发生厚度变化，尤其是颜色变化，可在由简化发光二极管（LED）提供照明的特定波长下进行光学测量。该传...
液体活检（LB）因微创、可重复和能动态监测肿瘤演变，已成为癌症诊断的重要方向。本文综述了光学生物传感器在液体活检中的进展，重点评估其检测循环肿瘤细胞（CTCs）、细胞外囊泡（EVs）、外泌体、循环肿瘤DNA（ctDNA）和microRNA（miRNAs）等生物标志物的能力。与传统以传感器为中心不同，本文采用反向映射策略，从乳腺癌、前...
本研究提出一种用于检测白细胞介素-6（IL-6）的新型光学生物传感器。IL-6是参与多种病理过程的关键细胞因子。传感平台由多孔硅（PSi）纳米结构基底构成，并在其表面修饰约5 nm厚的分子印迹聚合物（MIP），从而赋予对IL-6的高选择性与高灵敏度。制备过程包括对硅片进行电化学刻蚀以形成多孔结构，随后通过电沉积构建MIP层，使其能够...
近年来，纳米技术推动生物传感发生范式转变，纳米等离子体生物传感器将纳米材料与表面等离子共振（SPR）及局域表面等离子共振（LSPR）相结合，用于医学诊断、食品安全和药物发现中的关键检测需求。基于金、银等金属的纳米结构具有增强的光学与电子性质，可在极低浓度下检测生物分子。尽管其变革潜力显著，但稳定性、重现性、成本效益和规模化仍是限制其...
高精度偏振测量对传感与成像应用至关重要，尤其适用于生理范围（50–400 mg/dL）的葡萄糖监测。传统方法通常依赖磁光或液晶偏振调制器，需要较高电压或电流，限制了其在可穿戴或植入式器件中的实用性。本文提出一种偏振切换技术，使光在两个离散偏振态之间交替，从而提供具有微型化潜力的低功耗替代方案。采用该方法，在生理葡萄糖范围内实现了 7...
多孔硅（PSi）薄膜在硅基底上的生物传感应用已被广泛研究，尤其适用于多种分析物的无标记光学检测。然而，封闭纳米孔中的质量传输限制使这类传感器难以实现快速响应和低检测限。本文提出一种提高PSi中分子传输效率的策略：将开放端PSi自由膜置于纸基底上，构建流式传感器体系。纸基底不仅提供结构支撑，还通过毛细作用使溶液无需外部泵和微流控通道即...
本文提出并理论模拟了一种基于开环谐振器（SRR）的多模折射率（MMRI）等离子体光学传感器，用于检测多种脑癌细胞。该传感器采用有限差分时间域（FDTD）方法模拟，在1500–3500 nm反射谱中呈现双共振模式，实现了多模等离子体生物传感。通过详细参数分析，优化关键尺寸参数，并利用金、银、铝的共振特性实现可调且高灵敏的光相互作用。第...
高效固定捕获抗体对全球疫情暴发期间及时病原体检测至关重要。因此，我们提出一种具有核心功能结构域的硅结合蛋白（cSP），包含设计用于粘附二氧化硅表面的硅结合标签肽和串联蛋白G片段（2C2），用于有效捕获抗体。该创新实现抗体在二氧化硅表面的精确位点定向固定。我们将cSP应用于二氧化硅涂层光纤，创建光纤生物层干涉仪（FO-BLI）生物传感...
光学生物传感器是利用光学与光在生物分子过程中原理的专用分析器件。局域表面等离子体共振（LSPR）是金属纳米颗粒或纳米结构与入射光相互作用时发生的纳米光子学现象；表面增强拉曼光谱（SERS）基于拉曼散射，当分子位于特定设计纳米结构附近时放大其拉曼信号。本文系统综述了采用LSPR与SERS技术的光学生物传感器最新进展、基本原理和工作机制...
过去几年，DNA折纸技术凭借DNA分子无可比拟的自组装能力取得显著进展。作为高度可编程、可寻址且生物相容的纳米材料，DNA折纸已在细胞支架构建、抗菌药物递送和超分子酶组装等生物医学领域得到广泛应用。为拓展其应用场景，研究者开发了能够主动识别并定量报告靶标的DNA折纸结构。光学DNA折纸生物传感器因使用快速、灵敏且易于实施而具有前景，...
本研究开发了一种光流控芯片，将导模共振（GMR）传感器集成于微流控芯片中，实现血浆分离与白蛋白无标记检测。微流控芯片内置沉降室，利用血液组分密度差异分离血浆；全血以两阶段受控流速注入，血细胞被截留在沉降室，仅血浆进入GMR传感区。GMR传感器采用塑料复制模塑工艺制备，体相折射率灵敏度为175.66 nm/RIU。表面固定抗白蛋白抗体...
磺胺类抗生素是最早上市的合成抗生素，至今仍广泛用于人畜医学。由于大量使用、不当处置及污水处理厂降解能力有限，磺胺类药物在环境中持续累积，危害生态系统并加速耐药性发展。实验室色谱和光谱方法虽可灵敏检测，但缺乏现场、低成本传感技术。本文利用功能化弹性水凝胶微球在特异性结合时易形变的特性，建立磺胺类抗生素快速、简便检测的光学生物传感方法。...
幽门螺杆菌（H. pylori）是一种在人类人群中感染率很高的常见病原体。准确诊断其感染对于治疗、根除和预后评估非常重要。生物传感器已被证明可用于病原体的快速现场检测，尤其适用于即时检测（POCT）场景。本文提出一种新型光学生物传感器，该传感器基于纳米多孔硅（PSi）和光子表面态Tamm等离激元极化激元（TPP），用于检测幽门螺杆菌...
生物传感器用于生物分子的特异性与高灵敏检测。传统方法通常将待测分子固定于捕获分子上，并依赖额外标记实现光学读出，这会增加应用相关的处理步骤；而许多无标记相互作用检测在检测性能上存在妥协。本文提出一种新型成像衍射生物传感器，由衍射生物传感器芯片和配套光学读取装置组成。该系统可在单张综合图像中捕获完整检测过程，以无标记方式检测多种分子。...
准确高效的免疫检测需求推动了精密高通量分析方法的发展。本文提出一种基于弱测量界面传感器的免疫检测新方法，为高通量分析提供解决方案。弱测量是一种精密量子测量方法，通过合适的预选择与后选择态，在弱相互作用中放大系统的弱值。为实现多样品同时分析，作者开发了具有六条流道的芯片，可同时进行六项免疫检测。通过实时分析流道图像并计算相对强度，可对...