及时检测与诊断对指导疫情处置和感染控制至关重要，也有助于提升公共场所、市场、学校和机场的医疗质量，并帮助研究者认识该领域的技术选择与空白。本文采用叙述性综述方法，总结并比较2019冠状病毒病（COVID-19）检测技术，从多个方面评估其可行性，以选择最适合用于基于激光检测技术的生物传感器的方法。数据收集使用Science Direc...
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...
本文全面综述了用于检测类风湿关节炎（RA）相关生物标志物的光学生物传感器，包括微小RNA（miRNAs）、C反应蛋白（CRP）、类风湿因子（RF）、抗瓜氨酸化蛋白抗体（ACPA）、白介素-6（IL-6）和组氨酸等，这些标志物可用于RA检测和/或监测。文章概述了基于荧光、等离子体共振、干涉、表面增强拉曼光谱（SERS）等光学技术检测这...
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...
本研究报道了在蓝宝石衬底上外延生长的二维单层 MoS2 薄片的表征与生物功能化，用于构建检测乳腺癌生物标志物 miRNA21 的光学生物传感器。MoS2 薄片表面修饰与目标生物标志物互补的巯基化 DNA 探针 ss-DNAp-SH。基于 MoS2 的光致发光（PL），分别分析目标互补序列 miRNA21c 与非互补对照序列 miRN...
C-反应蛋白（CRP）是一种重要的急性期反应蛋白，在炎症、组织损伤或感染时可迅速升高，也被视为心血管疾病和神经系统疾病的风险指标。近年来，纳米制造与纳米光子技术的进步使光学等离子体效应能够被定制为无标记检测人血清 CRP 的传感器件。本文综述了具有高灵敏度的 CRP 特异性检测平台，其核心包括用于表面等离子共振（SPR）的薄金属膜、...
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...
本文综述了基于自组装纳米孔阳极氧化铝（NAA）的光学生物传感器与传感器的最新进展。文章介绍了自组装 NAA 的电化学制备、表面功能化以及光学传感应用，指出 NAA 具有持久、易功能化、高比表面积、生物相容性好和成本低等优点。综述系统总结了 NAA 在抗体基免疫传感器、适配体基传感器、基因传感器、肽基传感器和酶基传感器中的代表性应用，...
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...
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...
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...
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）...
外泌体生物标志物包括肿瘤来源外泌体、外泌体表面蛋白和外泌体核酸，已成为现代生物医学中最重要的通用癌症生物标志物之一。这些指标可为癌症早期诊断和治疗提供重要生物学信息。近年来，大量研究致力于设计高灵敏、强应用能力的外泌体生物标志物检测与谱系分析生物传感器。其中，基于纳米材料的光学生物传感器是快速、低成本检测外泌体生物标志物的未来平台。...
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...
本研究考察葡萄糖和葡萄糖氧化酶（GOD）对直径10–13 nm金纳米粒子（Au NPs）紫外-可见吸收光谱的影响，旨在改进基于这些粒子表面等离子共振（SPR）的光学葡萄糖监测方法。在模拟人唾液葡萄糖浓度范围内配制不同浓度葡萄糖水溶液，并采用两种加样顺序：先将葡萄糖加入金纳米胶体后再加入GOD，以及先将葡萄糖与GOD混合后再加入金纳米...
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...
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...
本研究开发了一种新型、简便、灵敏、准确且精密度高的方法，用于检测甲状腺髓样癌患者不同血清样本中的钙降素。作者将花状薄膜金纳米颗粒掺杂于溶胶-凝胶/聚乙二醇（PEG）模板中，作为光学生物传感器用于高效测定钙降素。传感器经透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、能量色散X射线微分析和傅里叶变换红外光谱进行表征。在乙腈溶剂中，以333...
单分子生物传感器旨在满足在复杂生物体系中实时、高特异性和高准确度检测单个生物分子这一未满足需求，揭示群体方法在生理条件下无法分辨的单个分子独特性质。测量单个分子或其与生物伙伴相互作用的信号，不仅对癌症等疾病的早期诊断和治疗监测至关重要，也为未来即时检测设备和个体化医学提供巨大潜力。本综述总结并讨论了具有单分子灵敏度的纳米传感器在体外...
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...