准确检测并定量水体中的污染物是环境监管的关键。生物传感器具有样品前处理少、测量时间短、特异性与灵敏度高、检测限低等优势。本综述系统梳理光学生物传感器用于水污染物检测的最新进展，重点讨论其生物识别元件、光学换能器工作原理以及典型应用。文献统计显示，荧光型生物传感器约占33%，表面等离子共振（SPR）约占28%；SPR在检测限方面总体表...
微流控芯片技术使体外细胞培养从静态培养小室发展为可模拟生理功能的器官芯片模型，血脑屏障（BBB）芯片尤其受益。BBB 是血管系统中屏障性最强的内皮屏障，具有高跨内皮电阻和低被动通透性，在循环与脑组织之间形成受控界面。多细胞动态 BBB-on-chip 模型可作为昂贵动物实验或静态培养方法的替代。将集成生物传感器与 BBB 芯片结合，...
本文提出一种基于壳聚糖包覆Mn掺杂ZnS纳米材料吸收光谱与光致发光（PL）光谱的快速、简便、可靠葡萄糖传感器。该传感器在0.125–0.636 mM（2.3–11.4 mg/dL）葡萄糖范围内工作，检出限为0.125 mM（2.3 mg/dL），显著低于低血糖水平70 mg/dL（3.9 mM）。壳聚糖包覆使ZnS/Mn纳米材料保持...
光学生物传感器相比ELISA、RT-PCR等传统方法，具有直接、快速、免标记、高特异性、高灵敏度、小型化和低成本等优势，可用于多种生物与化学物质的即时检测。本综述聚焦于用于感染性病毒疾病诊断的核酸基光学传感器技术，系统介绍比色、荧光、表面等离子共振（SPR）、倏逝波光学、光纤及生物发光光纤等传感模式的基本原理。文中重点讨论DNA、R...
传统癌症检测与治疗多依赖手术、化学和放射手段，费用高、耗时长且痛苦，因此亟需开发灵敏、低成本且快速的早期癌症检测技术。光学生物传感器具有高灵敏度、无标记、体积小和抗外部场干扰等优势。本综述系统介绍了用于早期癌症检测的光学生物传感器研究进展，详细讨论其基本原理、灵敏度分析、优势与局限。内容涵盖基于等离子体波导、光子晶体光纤、槽波导和超...
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，...
植物-微生物互作对生态系统功能和根际过程至关重要。为理解植物与根际微生物之间的通讯通路，必须测量植物和根际中发生的多种过程。本综述首先概述植物如何与周围微生物群落相互作用并受其影响，随后总结用于阐明植物-微生物互作和病原检测的光学生物传感技术。目前，用于检测土壤植物参数或微生物群落的多数生物传感器以基因编码的光学和电化学传感器为主，...
生物传感器是一种紧凑型分析装置，能够实时将生物相互作用事件转换为可测量信号，无需额外实验室设备或复杂样品前处理，即可实现灵敏、低成本分析。对于法医分析而言，生物传感器可支持大规模、高通量、高灵敏度筛查，用于检测具有较高证据价值的目标分子。纳米材料因可增强检测能力和信号效率而受到关注。尽管含纳米材料的生物传感器已在医学领域广泛报道，但...
世界卫生组织近期将食物列为SARS-CoV-2潜在传播途径，在新冠疫情背景下需要快速、灵敏、低成本的检测方法。生物传感器因可克服标准技术局限而成为大规模检测的可行替代。本文研究巯基功能化球形金纳米颗粒（AuNPs）负载寡核苷酸检测SARS-CoV-2，并展示其作为等离激元纳米生物传感器的潜力。采用环介导等温扩增（LAMP）直接扩增含...
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...
石墨烯及其衍生物因优异的光学、电学和物理性质在生物传感中具有重要潜力，尤其具有宽谱可调吸收、荧光猝灭/爆发和强偏振相关效应，可实现生物分子的非破坏性检测。本文综述了石墨烯、氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）和石墨烯量子点（GQDs）的制备方法与表面功能化策略，并总结基于石墨烯及其衍生物的光学生物传感器研究进展。文章归纳了表...
由SARS-CoV-2引起的新冠病疫情持续影响全球，准确快速诊断对识别感染者、控制传播至关重要。目前PCR是诊断金标准，但集中式检测存在可及性和效率不足。近年来，光学生物传感器在成本、分析性能和便携性方面取得进展，有望将预防与诊断服务从临床延伸至点需求场景。本文综述了新冠疫情期间具有商业相关性的光子技术以及新兴光学生物传感器研究，重...
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...
癌症预后依赖早期诊断。金纳米颗粒（AuNPs）因独特光学性质、易制备、生物相容、表面可控、稳定及局域表面等离子体共振（LSPR）特性，在生物医学研究中受到重视。基于 AuNPs 的光学生物传感器可显著提高器件的灵敏度、特异性、分辨率、穿透深度、对比度和检测速度。其关键光学特征包括 LSPR、表面增强拉曼散射（SERS）和发光。AuN...
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...
乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤，早期筛查有助于改善治疗效果。现有乳腺钼靶、超声和MRI等诊断手段依赖昂贵设备、专业人员与专家判读，成本较高。肿瘤标志物能够反映肿瘤存在与进展，其检测可辅助乳腺癌诊疗。传统标志物检测方法存在灵敏度不足、设备昂贵和操作复杂等缺点。生物传感器兼具高灵敏度、操作简便、设备成本低和可定量检测各类肿瘤标志物等优...
智能生物传感器正成为现代医疗的重要支撑。近年来发表了大量基于智能手机的生物传感器研究，部分系统具有较高有效性和灵敏度。然而，分析医疗应用相关智能生物传感器专利及专利申请后发现，在十年上半叶显著增长后，近年申请数量明显下降，原因可能多样。本综述系统介绍了不同类型智能手机生物传感器的研究现状，并按其开发阶段进行分类；第二部分对许多技术未...
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...
生物流体（血液、尿液、脑脊液）中的蛋白质是多种病理状态的重要生物标志物，其检测与定量已成为临床诊断中不可或缺的工具。随着便携式诊断生物传感器和基于微流控技术的即时检测（POC）设备发展，无标记方法因可省略昂贵标记试剂、减少样品前处理而受到关注。本文综述适用于微流控结构的多种无标记物理蛋白质检测与表征技术，并分析实现这些方法的无标记生...