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...
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...
计算方法可显著辅助核酸荧光实验，既能提供研究体系构象与相互作用的原子级细节，也能准确模拟基本参数。基于荧光的光学生物传感器在严重疾病临床诊断中具有高特异性潜力，许多设计依赖 Förster 共振能量转移（FRET）。目前实验方法依赖若干理论假设，这些假设会根本影响结果。若获得详细的原子级概览或重要模拟参数，可改善对计算的理解并给出更...
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...
二维材料与光学生物传感器的结合近年来成为研究热点。石墨烯、过渡金属二硫化物、黑磷、MXene及其他二维材料（金属氧化物和简并半导体）具有独特光学性质，在不同生物分子检测中发挥独特作用。通过二维材料修饰，光学生物传感器具有传统传感器（如电学传感）不具备的优势，灵敏度和检测限显著提高。本文综述了基于不同二维材料的光学生物传感器。首先详细...