未来医学中的先进生物传感器依赖于生物材料的进步。多孔硅（pSi）通常可生物降解且生物相容，并可制备为具有环境响应光学特性的材料，是体内生物传感器的理想候选。然而，将其用作皮下植入式光学生物传感器的可行性此前从未得到证明。本研究评估了热碳氢化（THC）多孔硅光学 rugate 滤光片的稳定性与生物相容性，并在体外和体内验证其光学功能。...
连续监测生物标志物的摄取或释放，对理解与监控细胞代谢具有重要价值。本文报道一种多散射增强光学生物传感器，用于多重、无创、连续检测过氧化氢（H2O2）、乳酸和葡萄糖。该传感方案基于对金属蛋白细胞色素c（cyt c）氧化态的光学监测：目标分析物在酶催化下转化为H2O2，进而氧化cyt c。采用接触微点样法制备纳升级传感点，分别包含纯cy...
本文报道了一种在多孔硅平板波导上图案化微环谐振器的紧凑型高Q生物传感器。多孔硅微环具有大内部比表面积，允许生物和化学分子渗入导波层并与导模直接相互作用，从而增强识别与光-物质相互作用。作者通过电化学刻蚀制备双层多孔硅波导，并经电子束光刻和反应离子刻蚀形成半径10 μm和25 μm的微环，耦合间隙为200 nm。25 μm多孔硅微环在...
本文报道了一种基于飞秒激光直写（FsLDW）的全蛋白单纳米线光学生物传感器。以牛血清白蛋白（BSA）、亲和素（avidin）和亚甲基蓝（MB）水溶液为墨水，在低折射率 MgF2 基底上通过双光子光交联直接写出直径约 700 nm 的蛋白纳米线。该纳米线具有良好形貌，表面粗糙度平均约 5 nm，可作为光学纳米波导，在空气中于约 500...
本文提出一种基于纳米结构多孔硅（PSi）和适配体的无标记、无试剂光学生物传感平台概念验证。适配体是通过 SELEX 筛选的单链寡核苷酸，能以高亲和力和高特异性结合目标物，适合作为生物传感器识别元件。作者报道了适配体偶联 PSi 生物传感器的制备与表征，采用已表征的 His 标签结合适配体 6H7 作为模型体系。当适配体功能化 PSi...
本研究考察热氧化条件对用于无标记实时监测酶活性的多孔硅光学生物传感器性能的影响。比较400、600和800°C三种氧化温度对酶固定效率以及所得氧化多孔硅（PSiO2）Fabry-Pérot薄膜本征稳定性的影响。通过监测固定于PSiO2上的辣根过氧化物酶（HRP）和胰蛋白酶（trypsin）的催化活性，证明热氧化显著影响生物传感性能，...
本文报道了一种用于生物传感器应用的新型钛酸盐纳米管（TNT）透明涂层。该涂层由稳定且无添加剂的溶胶通过室温旋涂法制备，无需结合剂，过程简单、快速且成本低，可形成约10 nm厚、致密且高度透明的薄膜。作者采用光谱椭偏仪（SE）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）对薄膜形貌、厚度及化学态进行表征，并将其制备在光学波导芯片...
本文报道了一种基于液晶液滴图案的胰蛋白酶光学生物传感器。在经辛基三氯硅烷（OTS）处理的玻璃载玻片上，将 4-氰基-4'-戊基联苯（5CB）的正庚烷溶液滴涂并蒸发，形成微米级向列相液晶液滴图案。当水相中存在阴离子磷脂 1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷脂-rac-(1-甘油)（DOPG）时，DOPG 在水-液晶界面自组装，使液晶呈垂...
尽管生物分子检测与流体系统整合不断进步，开发兼具灵敏度、低成本、操作简便和快速性的便携式诊断设备仍具挑战。本文提出一种由智能手机和定制底座组成的紧凑装置，仅包含一次性传感卡盒、微型磁力搅拌器和少量无源光学元件。检测基于反射幻影界面（RPI）：无定形氟聚合物基底折射率接近水样，其表面固定多个抗体斑点；目标分子结合后改变界面反射率。手机...
本文报道了一种基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）单模波导的无标记光学免疫传感方法，用于检测食源性致病菌单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）。研究比较了10种角形Y结与S弯Y结MZI结构，并选择传感面积较大、光损耗较低的S3结构用于实验。采用1%氢氟酸（HF）处理氮化硅（Si3N4）传感区，去除表面氧化层...
本文报道了一种基于纳米结构多孔硅的无标记光学生物传感器，用于快速捕获和检测大肠杆菌K12（Escherichia coli K12）模式微生物。该传感器依靠目标细菌细胞直接结合到传感器表面，无需对样品进行裂解等预处理。介孔二氧化硅薄膜作为光学换能元件，在白光照射下，其反射谱呈现清晰的Fabry-Pérot干涉条纹；对反射谱进行快速傅...
即时检测（POCD）凝血检测可让患者在本地获得结果，但现有 POCD 设备价格昂贵，许多国家难以负担。光学方法成本低、可靠性高，已用于台式凝血分析仪监测血浆凝血，但全血中的细胞成分会造成强烈干扰，因此尚未用于全血检测。然而，全血 POCD 检测比血浆检测更能反映生理状态。本研究设计了一种用于凝血酶原时间（PT）检测的便携式装置，由光...
本文设计了一种多功能多孔硅（PSi）纳米结构，将响应性 PSi/水凝胶杂化界面与生物识别元件相结合，用于选择性识别具有重要生物学意义的小分子有机磷化合物（OPCs）。以 pH 响应的聚(2-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯)（poly(DMAEMA)）水凝胶在氧化 PSi Fabry–Pérot 薄膜中原位合成并图案化，所得杂化材料对 pH...
在研究和诊断实验室中，常需在水相样品中识别并定量特定生物分子。传统检测流程通常耗时，并依赖标记的二抗或其他信号试剂。本文提出并演示了一种极其简单、低成本、无标记的生物检测器，其通过测量流体样品与一种折射率接近水的无定形含氟聚合物基底之间界面反射光强度实现检测。该基底上以点阵形式固定多种抗体。在折射率匹配条件下，界面反射光量可直接用于...
肽和寡核苷酸（ON）的直接固相合成要求载体材料具有较高化学稳定性。本研究考察了两种氨基硅烷化合物——3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷（APDMES）对多孔氧化硅多层结构的钝化能力，用于制备光学无标记寡核苷酸生物传感器。作者还通过光谱反射法研究了在氨基硅烷修饰的多孔氧化硅表面经原位合成直接生长的13...
光学生物传感技术对无标记监测生物分子相互作用至关重要。随着功能蛋白质组和药物发现对高通量应用的需求增加，需要简便且通用的受体蛋白固定化方法。本文开发了一种用于微环谐振器生物传感器的聚合物平台，使受体蛋白可直接固定在波导表面，无需额外表面修饰。采用三种前驱体混合的溶胶-凝胶过程制备液态杂化聚硅氧烷，该材料可光刻、光固化并用于紫外压印。...
本文报道了基于多孔硅（PSi）的混合周期/准周期异质结构（HHs）的实验制备与理论分析。该结构由两个分布式布拉格反射器（DBR）之间堆叠 Fibonacci（FN）准周期子结构构成，序列为 (DBR)N-(FN)M-(DBR)N。通过电化学刻蚀硼掺杂硅晶圆，利用不同孔隙率 PSi 层控制有效折射率，形成光子带隙和强局域共振透射模式；...
本文提出一种用于生物分析的高灵敏度金属辅助导模共振（MaGMR）器件，并通过实验验证其传感功能。该器件在典型导模共振（GMR）结构的基底与波导之间引入高反射金属缓冲层，使反射光谱呈现与常规 GMR 相反的低反射共振凹陷。数值计算表明，MaGMR 的高灵敏度来源于强不对称共振模场分布以及波导内较低的传播角；与典型 GMR 相比，分析物...
生物传感器平台需通过表面修饰实现抗污、亲疏水调控及特异性识别，以适用于血液、尿液和废水等复杂基质。回音壁模式（WGM）光学谐振器可无标记检测多种物质，其束缚光场具有倏逝尾，与周围分子相互作用后改变有效折射率，引起共振频率偏移，并因光场循环而获得本征信号放大。二氧化硅微球是最常见的WGM谐振器，但三维微球表面易受污染、缺陷和涂层不均影...
本文报道了一种基于多孔硅（PS）反谐振反射光学波导（ARROW）的光学生物传感器换能器。与传统倏逝波生物传感器相比，ARROW 结构通过使传播光场与渗入多孔芯层的分子更好地重叠，从而提高分子相互作用灵敏度。本研究旨在考察采用 ARROW 结构的光学生物传感器工作模式，并在给定折射率范围内，于待测分子接枝前对反谐振条件进行调节。所研究...