Inflammatory biomarker detection in milk using label-free porous SiO
N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAGase）是人和动物肾小管上皮细胞损伤或坏死时释放的指示性生物标志物，可提示严重肾脏疾病和牛乳腺炎（BM）。BM是奶牛最常见且代价高昂的疾病，与产奶量下降、体细胞计数（SCC）升高和健康状况恶化相关。本文报道一种基于反射的无标记检测方法，通过微型光学换能器分析全乳样品中NAGase固有含量，用于...
Integrated Lab-on-a-Chip Optical Biosensor Using Ultrathin Silicon Waveguide SOI MMI Device.
厚度低于100 nm的波导为传感提供了有前景的平台。作者设计并分析了基于这些超薄平台的多模干涉（MMI）器件，用作生物传感器。为验证设计方法，将制备的220 nm厚MMI器件的测量光谱与仿真光谱进行了比较。基于亚100 nm平台的MMI生物传感器设计采用时域有限差分仿真进行了优化。在4 mm长度下，50 nm厚MMI传感器提供约42...
Porous Silicon Fabry-Pérot Interferometer for
牛乳炎（BM）是危害全球乳品业的炎症性疾病，早期发现新发病例对牛群感染控制至关重要。传统分析方法难以在实时或实验室外检测用于健康状态评估的BM预测生物标志物。本文报道一种无标记光学生物传感平台，通过靶向N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAGase）实现BM起始的检测与识别。该平台采用明胶功能化多孔硅Fabry-Pérot干涉仪，监...
An Analysis of a Compact Label-Free Guiding-Wave Biosensor Based on a Semiconductor-Clad Dielectric Strip Waveguide.
本文提出并分析了一种紧凑、集成、无标记的半导体包覆介质条波导生物传感器。该器件采用与CMOS工艺兼容的材料，包括非晶硅（a-Si）包覆层和氮氧化硅（SiON）介质波导，基底为二氧化硅（SiO2）。作者采用三维光束传播法（BPM）对器件光学性能进行建模，研究其对体折射率变化和表面生物膜厚度变化的响应，并考察尺寸与材料参数偏差对性能的影...
Highly sensitive and label-free digital detection of whole cell E. coli with Interferometric Reflectance Imaging.
细菌性感染疾病严重威胁人类健康，及时、敏感地检测病原菌对识别污染和阻断传染病传播至关重要。传统细菌检测方法存在复杂、耗时、成本高及灵敏度不足等局限，因此发展新型生物传感器具有重要意义。无标记、全菌检测相比依赖荧光标记或细菌分子组分检测更具优势，可省去标记或提取目标组分所需的时间和成本。本文报道了一种基于干涉反射成像传感器（IRIS）...
Continuous Detection of Increasing Concentrations of Thrombin Employing a Label-Free Photonic Crystal Aptasensor.
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...
Balanced Detection Method Using Optical Affinity Sensors for Quick Measurement of Biomolecule Concentrations.
为利用无标记光学生物传感器测定生物分子浓度，通常需要测量自反应起点开始的连续信号，这在实际应用中并不方便。本文提出一种基于Langmuir吸附模型结合分数（fraction bound）方程的替代检测方法，通过待测样品与已知浓度参考样品在任意时间点的单次峰移比值，即可在预设误差范围内确定生物分子浓度。作者以链霉亲和素–生物素相互作用...
Feasibility of Using High-Contrast Grating as a Point-of-Care Sensor for Therapeutic Drug Monitoring of Immunosuppressants.
即时检测（POC）在个性化医学中展现巨大变革潜力。尤其器官移植患者需要POC检测以确保血清免疫抑制剂水平适当，从而维持移植物功能与存活。然而目前尚无适合监测免疫抑制剂水平的POC设备。利用超材料最新进展可推动POC检测突破。高对比度光栅（HCG）生物传感器是一种低成本、紧凑、易制作且易操作的结构，在基于表面的生物标志物检测中具有高灵...
Guided mode resonance sensor for the parallel detection of multiple protein biomarkers in human urine with high sensitivity.
全球医疗成本上升和疾病管理新需求推动低成本生物传感方式的发展，例如基于介电共振的无标记光子检测方法。本文利用导模共振（GMR）传感器兼具传感与成像的能力，在未稀释人尿中并行检测多种蛋白生物标志物，包括肌钙蛋白、降钙素原和C反应蛋白。该类生物传感器的关键要求是能够简单、直接地功能化合适抗体，以实现疾病特异性蛋白检测。研究中采用琥珀酰亚...
A dip-and-read optical aptasensor for detection of tau protein.
神经退行性疾病目前仍缺乏鉴别诊断和治愈手段。Tau蛋白是常见tau病（tauopathies）的生物标志物，参与微管与细胞结构稳定；但翻译后修饰可使其自组装为细胞毒性结构，并在细胞内外共定位，因此可作为蛋白病理与神经退行性疾病的可行生物标志物。本文报道一种用于tau441蛋白的新型光学生物传感器，基于适配体识别探针和生物层干涉（BL...
Reflectance aptasensor based on metal salphen label for rapid and facile determination of insulin.
本研究构建了一种用于快速检测胰岛素的光学适配体传感平台。通过简易小乳液法合成胺化多孔硅微球（PSiMPs），利用其大比表面积，经戊二醛交联共价固定胰岛素结合DNA适配体IGA3。通过一锅法合成含哌啶侧链的镍(II) salphen配合物Ni(II)-SP，并作为光学标签；其平面芳香基团与G-四链体适配体的芳香碳之间发生强π-π堆积，...
Quantification of Neuropeptide Y with Picomolar Sensitivity Enabled by Guided-Mode Resonance Biosensors.
评估人体神经肽Y（NPY）水平具有多种医学用途。本文报道采用导模共振（GMR）生物传感器方法对 NPY 生物标志物进行定量检测。该无标记传感器在近红外光谱区工作，呈现特征共振峰。NPY 与传感器表面生物选择性分子相互作用会引起光谱位移，无需额外处理即可直接识别结合事件。实验中，将 NPY 抗体固定于传感器表面以赋予操作特异性。针对目...
Pedestal subwavelength grating metamaterial waveguide ring resonator for ultra-sensitive label-free biosensing.
模体积重叠因子是决定传感器灵敏度的关键参数。过去数十年，许多方法被提出以提高光场与分析物的重叠，但受限于硅上绝缘体（SOI）平台沿垂直方向的不对称折射率分布，亚波长光栅超材料（SGM）波导传感器的灵敏度进一步提升面临挑战。本文提出并演示了基座型SGM微环谐振器，通过受控undercut蚀刻形成基座结构，降低垂直方向折射率不对称性，从...
A non-spectroscopic optical biosensor for the detection of pathogenic Salmonella Typhimurium based on a stem-loop DNA probe and retro-reflective signaling.
食源性病原微生物检测是分子诊断中的关键问题。荧光法因能检测并定量低浓度分析物而被广泛用于分子诊断，但传统荧光法需要特定光源和滤光片等复杂光学系统。为克服这些限制，作者开发了一种以逆反射Janus微粒（RJP）作为信号探针的光学传感系统。与荧光染料相比，RJP无需复杂光学系统，可用可见光且无需滤光片观察。为验证RJP可用于分子诊断，研...
Plasmonic Interferometer Array Biochip as a New Mobile Medical Device for Cancer Detection.
我们报道了一种等离子体干涉仪阵列（PIA）传感器，并展示了其以高灵敏度和低成本实时检测循环外泌体蛋白的能力，从而支持癌症早期检测。具体而言，由纳米沟槽环激发的表面等离子体波在中心纳米孔输出端与自由空间光发生干涉，形成强度干涉图案。在单波长照明下，当目标外泌体蛋白被固定于表面的抗体捕获时，中心孔与沟槽环之间因生物结合引起的折射率变化会...
Thiol-click photochemistry for surface functionalization applied to optical biosensing.
本文针对生物传感中捕获探针高效固定问题，提出多种基于光活化的表面功能化策略，用于将巯基化寡核苷酸和蛋白质探针共价固定到不同材料与工作格式。其中一种策略利用环氧表面，在光照下由探针中的巯基引发环氧开环；主要策略为硫醇-烯光偶联，分别考察烯基化与巯基化表面固定巯基或烯基末端探针，并比较单点与多点固定效果。研究还分析炔基化表面以及表面疏水...
Novel optical biosensor method to identify human blood types using free-space frequency-modulated wave of NIR photon technology.
本文提出一种基于自由空间宽带频率调制近红外（NIR）光子传输与背散射模式的光学生物传感器方法，用于测量、识别并提取不同血型的光学特性。方法在30–1000 MHz宽带范围内对入射调制信号进行测量，以插入损耗（IL）和插入相位（IP）表征调制光子与血液相互作用后的幅度和相位变化。研究分两阶段：第一阶段采用NIR传输模式对30例盲样患者...
In vitro detection of allergen sensitized basophils by HSA-DNP antigen-anchored liquid crystal microdroplets.
本研究开发了一种简单、易操作的生物传感方法，用于体外检测 HSA-DNP 抗原诱导的过敏反应中表达抗-IgE 受体（FcεRI）的致敏嗜碱性粒细胞。该方法以人血清白蛋白-二硝基苯酚（HSA-DNP）抗原锚定的液晶（LC）微滴乳液为传感平台。当表达抗-IgE 受体的致敏嗜碱性粒细胞与 HSA-DNP 抗原锚定 LC 微滴接触时，微滴内...
Mycotoxin Biosensor Based on Optical Planar Waveguide.
本研究旨在开发一种简单且高灵敏的光学生物传感器，用于检测霉菌毒素。该传感器基于平面波导，采用偏振干涉原理，即通过检测分析物分子结合过程中偏振光 p 分量和 s 分量之间产生的相位差实现传感。其工作方式类似马赫-曾德尔干涉仪，但结构更简单，无需将波导分成两臂。偏振干涉传感器的折射率灵敏度约为 5200 弧度/折射率单位（RIU）。研究...
Determination of Tumor Marker Carcinoembryonic Antigen with Biosensor Based on Optical Quantum Weak Measurements.
本文提出一种基于相位敏感光学量子弱测量的生物传感器，用于检测常见肿瘤标志物癌胚抗原（CEA）。该传感器利用未镀贵金属的SF6棱镜/基底界面发生全内反射，使水平与垂直偏振光产生相位差；通过弱测量中的预选择、后选择与光谱解调，将相位差转换为输出光谱中心波长偏移，从而实时、无标记地监测样品界面折射率变化。当表面固定的抗CEA抗体捕获目标C...