本文提出两种基于带缺陷层的一维二元光子晶体（硅/空气薄膜）的高灵敏、紧凑生物传感器，具有超高品质因子。所设计的非对称与对称传感器在缺陷层两侧仅含两至五个周期，并以正常细胞群（INOK）和癌细胞群（YD-10B）为研究对象。研究考察了硅层厚度、空气层厚度、缺陷层厚度、基底位置、周期数和入射角等参数对传感器性能的影响，并基于灵敏度进行优...
开发标准光学生物传感器通常需要耗时的仿真流程。为减少时间与工作量，本文提出利用机器学习预测光学生物传感器关键参数。研究以光子晶体光纤（PCF）结构为基础，将芯半径、包层半径、周期、分析物折射率和波长作为输入向量，预测有效折射指数、芯功率、总功率和有效面积等参数。作者使用COMSOL Multiphysics有限元仿真构建平衡数据集，...
本文提出并数值演示了一种可同时工作于TE和TM偏振的新型混合多模干涉仪（MMI）传感器件。模拟采用633 nm波长，面向未来生物传感器应用，也可扩展至其他波长与传感场景。通过设计低纵横比多模波导芯，TE基模与TM高阶模的场限制特性显著不同：TE00主要限制在Si3N4芯内，与包层相互作用弱；TM01大部分能量进入包层，对包层折射率变...
本文提出一种由绝缘体上硅（SOI）p-n结光电二极管（PD）与表面等离子体（SP）天线构成的新型光学生物传感器。当SP天线衍射光的两个横向波长与SOI PD中的波导模式满足相位匹配条件时，光谱光敏度出现尖锐峰。由于峰波长取决于SP天线周围折射率变化，该器件可用于光学生物传感。在体溶液测量中，折射率检测限为1.11×10−5 RIU，...
为提高多孔硅光学生物传感器实时检测生物分子的灵敏度，本文提出一种基于双信号光检测的非光谱多孔硅光学生物传感技术。双光检测将折射率变化检测与荧光变化检测相结合，采用量子点标记探针分子以检测靶分子。第一信号光为从多孔硅布拉格镜（PSBM）表面反射的检测光，其波长与PSBM光子带隙边缘一致；CdSe/ZnS量子点标记探针DNA后，与多孔硅...
本文报道了一种基于功能化 ACE2 的轻微锥形无核光纤（ST-NCF）对 SARS-CoV-2 刺突蛋白进行无标记检测的光学生物传感器。在制备的传感器头中，单模光纤与无核光纤界面处模场直径的突变激发多导模并产生多模干涉（MMI）；轻微锥形区域使 MMI 对周围介质折射率（RI）调制更敏感。研究选取 MMI 光谱中的传输最小值作为传感...
本文开发并表征了一种基于长周期光纤光栅（LPFG）的新型传感平台，用于直接、快速、选择性地检测人免疫球蛋白G（IgG，Mw=150 kDa）。该平台的高选择性来源于针对IgG设计的分子印迹聚合物（MIP）识别层。传感方案采用差分折射率测量，并引入涂覆非印迹聚合物（NIP）的LPFG作为校正通道，以补偿体积效应、温度或张力等干扰，使测...
生物光学中测量组织折射率是重要课题。本文提出两种用于癌细胞检测的新型光学生物传感器构型。该结构由一维光子晶体（PC）晶格与两条金属–绝缘体–金属（MIM）等离子体波导耦合构成；第二种拓扑采用锥形方法改善 MIM 等离子体波导与 PC 结构之间的匹配。位于结构中心的一维 PC 晶格在透射谱中产生具有锐利边缘的光子带隙（PBG），这些锐...
本研究旨在开发基于绿色合成金纳米颗粒（AuNPs）和碳基纳米材料支撑的光学生物传感器，比较石墨烯（G）、氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）对 AuNPs 局域表面等离子共振（LSPR）的促进作用，并考察其形貌、分散性和稳定性。AuNPs 采用茶提取物中的植物化学物质一步还原氯金酸三水合物（HAuCl4·3H2O）制备，植物...
自严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发全球大流行以来，除经呼吸道主要感染途径外，该病毒还具有神经侵袭能力，可导致神经炎症和血脑屏障（BBB）损伤。感染期间病毒刺突蛋白可经血液循环播散，到达脑部后可能穿越BBB，该现象已在小鼠中证实，因此其医学意义重要。本研究旨在评估刺突蛋白S1亚基在高度暴露于感染的人体器官模型系...
单色反射测量是一种敏感且稳健的光学生物传感器检测方法，适用于生物分析。它基于反射单色光的干涉，且无需标记。本文提出一种基于 Berner 等人 2016 年专利技术的新型单色反射测量装置。通过倾斜微镜区域，可将分析通道和参考通道的光反射信号编码到特定载波频率，其幅度与局部反射成正比，因此单个光电二极管即可同时采集两个通道信号。两个经...
光学生物传感器凭借无标记检测与光学谐振增强，在疾病诊断中具有高准确度和高灵敏度，但基于贵金属纳米颗粒和精密微机电系统的光学生物传感器成本较高，限制其应用。本文提出一种基于纳米级聚对二甲苯C（Parylene C）薄膜的生物传感器原位再生与复用方法，并以绝缘体上硅（SOI）微环谐振器生物传感器为例进行验证。Parylene C 可通过...
本文报道了一种利用标准微加工技术制备稳定介孔硅膜的稳健方法。多孔硅膜通过原子层沉积（ALD）分别以氧化铝（Al2O3）、氧化铪（HfO2）和氧化钛（TiO2）进行钝化，以解决新鲜刻蚀多孔硅在水相中易氧化、溶解的问题。作者对所得膜进行了形貌、光学性质和化学性质表征，并开展了稳定性测试与光学探测噪声水平测定。初步生物传感应用采用 Al2...
病原体检测要求生物传感器在高温等极端条件下仍保持可用，而生物受体通常是传感器中最易失活的组分。与单克隆抗体相比，短肽作为生物识别元件具有更好的热稳定性和环境适应性，同时可保持对特定靶标的亲和力与选择性。本文报道了一种基于多孔硅微腔的光学生物传感器，用于捕获基孔肯雅病毒E2蛋白。作者通过电化学刻蚀制备多孔硅微腔，利用1,8-壬二炔进行...
本文提出一种用于即时检测（POC）人C反应蛋白（CRP）的快速、高稳定导模共振（GMR）光流体生物传感系统。该系统采用低成本LED作为光源，经500–550 nm带通滤光片和偏振分束器将光分为TM与TE偏振分量：TM光斜入射GMR芯片用于传感，TE光由另一光电探测器采集作为背景信号，用于补偿LED强度漂移和环境噪声。通过加权差分双模...
前体梯度同源物2（AGR2）是多种癌症的潜在生物标志物。在胰腺癌中，癌前病变可将其分泌至胰液，因此灵敏检测AGR2对胰腺癌及其他癌症的早期诊断具有重要价值。本文报道了一种基于纳米结构多孔硅薄膜的无标记AGR2适配体传感器，并通过加速目标传质和降低系统噪声来提高灵敏度。传感器以阳极氧化多孔硅Fabry-Pérot薄膜为光学换能器，表面...
本文报道了一种用于捕获髓系细胞触发受体2（TREM2）的有效表面固定方案。TREM2 在脑脊液中的升高与阿尔茨海默病相关，可作为疾病早期指示物。作者基于该表面功能化策略，设计、制备并评估了一种基于等离子体干涉仪的生化传感平台，能够检测溶液中生理浓度的 TREM2。该方案采用 RCA1 清洁、APTES 氨基化、sulfo-NHS-b...
流感病毒在全球范围内季节性流行，快速、准确的检测对疾病防控具有重要意义。传统细胞培养和PCR方法虽然准确，但耗时长、设备复杂，不适合即时诊断。本文报道一种基于仿生修饰纳米柱的光学生物传感器，用于无标记检测甲型流感病毒。采用纳米压印光刻在硅片上制备旋涂玻璃（SOG）纳米柱阵列，柱径150 nm、高300 nm、间距450 nm。多巴胺...
本研究评估一种新型光学生物传感器（OB）即时检测设备在严重感染早期诊断中的准确性。该OB为指夹式脉搏血氧样设备，通过反射式光电容积脉搏波（PPG）在940、660、530、465和395±10 nm五个波长采集组织光学吸收，输出心率、脉搏血氧、一氧化氮（NO）水平和肾功能相关信息。第一阶段在142名脓毒症高危住院患者中，每2小时记录...
近期提出的基于宏观菌落光衍射现象的光学生物传感器细菌鉴定方法可提供超过98%的分类准确率。然而，如此高的准确率依赖于衍射图案空间强度分布的可比性和可重复性，因此必须消除所有与菌种/菌株无关且影响衍射图案的因素。本研究考察了细菌菌落与照明光束错位对从衍射图案中提取的分类特征变异的影响。结果表明，扫描模块引入的错位显著影响衍射图案及用于...