检测微量生物化合物日益重要，但仍具挑战。等离子体纳米颗粒（NPs）可实现无标记光学传感并具备单分子分辨率，但其性能不仅取决于单个结合事件的检测能力，还取决于将分析物有效运输到结合位点的效率。本文从理论上研究将修饰有等离子体纳米颗粒的流体结构从常规微流控缩小到纳流控的影响。作者结合解析模型与随机扩散-对流-反应模拟，比较了无限样品体积...
临床对超灵敏分子分析的需求推动了多种具备单分子读出能力的终点检测技术发展。这些终点检测主要受限于分子识别元件对目标分析物的亲和力与特异性。相比之下，具有单分子读出的动力学检测可通过测量平衡状态下单个结合事件的持续时间，区分低丰度高亲和的特异结合与高丰度低亲和的非特异背景结合。本文报道了一种动力学检测方法，在样品孵育过程中实时检测并监...
集成化化学与生物传感器在降低成本、减小体积和重量方面具有优势，并为并行监测与分析提供新途径。基于纳米机电系统（NEMS）的生物传感器因紧凑、高灵敏和可单分子检测而成为集成平台的重要候选，但静电、磁动、热或压电等驱动与换能方式通常限制其只能在实验室条件使用。全光学方案可克服上述问题，但现有结构往往宏观或过于复杂昂贵。本文提出一种极紧凑...
生物传感依赖于分子及其特异性相互作用的检测，因此开发具有极限检测限的换能器非常重要。微腔是光学领域实现无标记检测的候选技术，利用等离子共振可进一步提升灵敏度，有望达到单分子水平。本文介绍一种基于光学微腔的生物传感平台，具有单分子灵敏度，并能选择性识别特定结合事件。该平台利用玻璃微球中的回音壁模式（WGM）增强金纳米棒的等离子效应，用...
提高DNA杂交检测灵敏度是微阵列和生物传感器领域的重要问题。本文证明，通过精细调节杂交缓冲液组成，可使松散吸附在云母表面的互补单链DNA（ssDNA）分子发生杂交。在云母表面上，自由扩散的互补ssDNA链相遇后，单分子DNA杂交仅需数分钟即可完成。值得注意的是，即使存在大量无关DNA，互补ssDNA之间的特异性杂交也不受影响。单分子...
本文针对二氧化硅回音壁模式（WGM）微腔生物传感器中无标记生物颗粒检测的热光机制与反应机制进行理论比较。作者以激发至一阶赤道模式的微球和微环谐振器为对象，分析抗体固定于微腔表面后捕获抗原时，抗原进入倏逝场引起的共振波长/频率漂移。反应机制源于抗原极化改变局部折射率，其漂移与腔内循环功率无关；热光机制则源于抗原线性吸收产生热量并传导至...
本研究合成了直径 2.6±1.1 nm 的超小稳定银纳米颗粒，并利用其小表面积和表面功能基团控制单颗粒上的单分子检测体积，从而发展出本征单分子纳米颗粒光学生物传感器（SMNOBS），用于实时检测和成像单个细胞因子分子——重组人肿瘤坏死因子-R（TNFR），以及探测其与单个单克隆抗体（MAB）分子的结合反应。结果表明，SMNOBS 在...