回音壁模式（WGM）微谐振器因高Q因子和小模体积被广泛用于光学传感，但多数被动器件需要波导或光纤锥等复杂耦合系统，限制了实用性。主动谐振器可远程激发并收集WGM调制信号，是被动微谐振器的替代方案。本文报道一种双曲鼓形（HD）微盘激光器生物传感器，由罗丹明B掺杂光刻胶与二氧化硅微盘组成，可用于无标记生物分子检测。该传感器可检测低至1 ...
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...
铅离子是常见有害污染物，可进入饮用水并对人体尤其是儿童造成严重危害。本文提出一种结合回音壁模式（WGM）光流控微泡谐振器与经典 GR-5 DNAzyme 的超灵敏铅离子检测方法。借助 piranha 溶液和聚-L-赖氨酸（PLL）溶液，GR-5 DNAzyme 被成功修饰在微泡内壁上。作者分析了微泡的模场分布，薄壁光流控传感器获得最...
回音壁模式谐振器激光器有望实现极低本征检出限，但现有配置复杂且稳健性不足，限制了其在生物传感中的广泛应用。本文报道了一种集成 Al2O3:Yb3+ 微盘激光器的无标记生物传感器。选用 Al2O3:Yb3+ 是因为其光学损耗低，且发射位于 1020–1050 nm，处于水吸收带之外。器件在水环境中实现 1024 nm 单模激光输出，线...
本研究采用有限元方法（FEM）对静态模式悬浮微悬臂梁模型进行模拟，考察牛顿流体和非牛顿流体中微悬臂梁梁体的偏转。研究目标是设计并模拟一种悬浮微悬臂梁生物传感器，用于测定流体的动态粘度，并分析血液红细胞压积与传感器灵敏度之间的关系。该生物传感器为微结构，由嵌入微悬臂梁中的微流道组成。通过流体-结构相互作用（FSI）模拟，研究不同动态粘...
近年来，基于等离子体纳米结构的光学亲和生物传感器受到广泛关注。其传感表面通常由分散在低敏感介质基底上的高敏感电磁热点组成。当敏感区选择性功能化、其余区域钝化时，分析物捕获速率和传感性能强烈依赖纳米等离子体架构。作者此前提出预测此类复杂架构分析物输运的解析模型，但主要基于数值模拟且仅部分验证。本研究测量多种微/纳等离子体结构（微线、纳...
单分子相互作用测量通常依赖原子力显微镜（AFM）、光镊和磁镊等微操纵技术，但操作复杂、测量通量低，统计分析耗时。本文提出一种利用离心力对分子间键施加张力以测量结合力的方法。将抗体不可逆固定于两种不同密度的微珠表面，再与抗原反应形成三明治珠复合体；将复合体悬浮于密度介于两珠之间的溶剂中并旋转，离心力与浮力使复合体定向并接触腔壁，沉降方...
生物传感器和芯片实验室等新技术正在降低生物细胞检测与表征的时间和成本，但单细胞或极低浓度细菌的检测仍面临信号变化过小、难以识别的挑战。本文提出在具有共面电极的生物传感器连接走线上引入绝缘层，以改进此前开发的阻抗谱生物传感器。作者采用阻抗谱技术，分析绝缘层对截止频率和归一化阻抗变化的影响，并结合电路模型、有限元仿真与实验验证。结果表明...
本文报道了一种用于检测耶尔森菌（Yersinia）的新型微悬臂梁生物传感器。该传感器采用CMOS兼容工艺批量制备，由SOI硅微悬臂梁阵列构成，通过压电驱动和激光多普勒振动系统检测共振频率变化。为克服细菌尺寸较大导致的结合效率低问题，作者引入二级抗体对微悬臂梁表面进行修饰，使F1抗体定向排列并暴露Fab结合位点，从而增加有效结合位点。...
本文报道了一种基于电容式微加工超声换能器（CMUT）的生物传感器在制造与信号处理方面的改进，以提高信噪比。该传感器采用互指排列的CMUT结构，分析区镀有金膜，并与有机玻璃（plexiglass）微通道组装，用于液体相检测。CMUT通过晶圆键合工艺制备，可在浸没条件下以5 MHz工作。研究开发并训练了卷积神经网络（CNN），将传感器接...
基于局域表面等离子共振（LSPR）的等离激元生物传感器因可集成、微型化、多参数、实时和无标记检测，成为便携式光学生物传感平台的重要候选。本文开发了一种与微流控芯片集成的低成本等离激元生物传感器阵列，用于无标记检测外泌体。以阳极氧化铝（AAO）薄膜作为蒸发金的低成本掩膜，制备有序金纳米椭球阵列，并将其与微流控芯片集成以实现多参数检测。...
本文报道了一种低成本单壁碳纳米管（SWCNT）/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）纳米复合微线（N-MW）电子生物传感器，采用光学微光刻与逐层纳米组装（LbL）工艺制备。传感器以硅/二氧化硅为基底，图案化金电极，并在光刻胶模具中通过 PDDA/PSS 聚电解质前驱层交替沉积 PEDOT 与 SWCNT，形成高比表面积纳米复合微...
本文报道了一种可量产、一次性使用的三维（3D）全对称结构电容生物传感器，用于细胞浓度检测。该传感器基于集成电路封装引线框架构建，采用镀金互指电极，并通过全对称 3D 结构改善电场均匀性与灵敏度。在镀金电极表面依次固定 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和戊二醛，形成可捕获细胞的醛基识别层；在传感区上方叠加微流控通道，使细胞悬液体...
肿瘤标志物在肿瘤早期诊断和治疗效果监测中具有重要作用，但单一标志物特异性有限，多标志物联合检测可提高癌症诊断的敏感性和特异性。本文报道了一种巨磁阻（GMR）多生物标志物免疫分析生物传感器，通过集成GMR传感器芯片、微流控装置、磁性纳米珠标记和双抗体夹心免疫法，实现12种肿瘤标志物的同时检测。作为概念验证，该传感器用于检测甲胎蛋白（A...
感染诊断和抗生素药敏试验通常耗时且费力。本文报道一种微波-微流控生物传感器，用于快速、无接触、无创地检测不同 pH 培养基中大肠杆菌（E. coli）的浓度与生长，以提高临床微生物学效率。微流控通道与微波谐振器之间的薄层界面显著增强了检测灵敏度。微流控芯片采用标准软光刻制备，注入细菌样品后与工作在 2.5 GHz、初始品质因数 83...
结核（TB）是由单一病原体导致死亡人数最多的传染病，现有诊断方法在低收入国家应用受限。本文报道一种用于人尿液中结核直接、无创检测的新型即时检测（POC）纳米光子平台。该平台将基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的高灵敏光子传感器芯片集成于一次性微流控卡盒中，并结合片上光谱滤波器；仪器原型集成光源、泵送与数据处理模块，可实时监测。传感器表...
本研究制备了具有高磁敏感性的巨磁阻自旋阀（GMR-SV）器件，其结构为软铁磁/非磁/钉扎铁磁/反铁磁铱锰（IrMn）顶层的 NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn 多层膜。将直径约 1 μm 的钴硅羟基（Co-Si-OH）微米磁珠（MBs）与含低磁化血红蛋白（HEM）的红细胞（RBCs）结合，形成 RBC+MBs 复合体，用于...
本文报道了一种集成微流控通道的无标记生物分子检测传感器，其核心为大面积（约1 cm²）垂直排列且密集堆积的金纳米棒/纳米天线阵列。该传感器利用局域表面等离子共振（LSPR）接收、局域并放大外部光信号，通过监测纳米天线上方紧焦区域内生物分子结合引起的共振峰位移实现检测。表面经硫醇化探针DNA固定和6-巯基-1-己醇封闭后，可特异性捕获...
单细胞细胞因子分泌分析对于理解细胞功能异质性和开发新疗法至关重要。现有荧光和比色方法需要繁琐标记，影响细胞完整性并限制时间分辨率。本文提出一种无标记光流体纳米等离子体生物传感器，用于实时单细胞分析。该传感器将金纳米孔阵列与多功能微流控系统结合，利用小体积微腔和气动阀隔离单个细胞，并通过蛇形调节通道控制湿度，抑制 PDMS 蒸发造成的...
先进生物医学诊断技术在改善社会健康与福祉方面发挥重要作用。许多优秀技术已形成芯片实验室范式，但大多需要额外仪器进行接口与读出，因而常限于实验室，不适合现场或更广泛临床使用；其他技术需要光栅耦合器或光纤耦合器等光耦合元件，使封装复杂化。本文介绍一种基于啁啾导模共振光栅的新型生物传感器。啁啾光栅将传感功能与读出功能相结合，通过把光谱信息...