本文首次报道利用蘸笔纳米光刻（DPN）在即用型生物传感器芯片上直接图案化多种生物分子，以构建更快速、高效的多样品检测流程。所采用平台为表面声波（SAW）器件与平行通道微流控模块集成的“微流控-on-SAW”（mF-on-SAW）系统，可将单个传感器表面划分为多个独立传感域，实现可重复的多样品分析。作者将具有不同功能化头基的脂质分别图...
反射干涉光谱（RIfS）是一种无标记、时间分辨技术，适用于检测抗体–抗原相互作用。本文报道了一种用于C-反应蛋白（CRP）的连续流动生物传感器，通过有效的单克隆抗CRP抗体（anti-CRP）固定方法实现高灵敏度RIfS检测。首先用三甲基氯硅烷（TMS）处理氮化硅涂层硅芯片（SiN chip），再经紫外光照射原位生成均一硅醇；随后用...
本文报道了一种在微通道空气-液体界面共振的高质量敏感微悬臂梁生物传感器。该传感器通过测量目标分子选择性捕获引起的共振频率偏移实现无标记检测；面向液体的一面进行功能化，另一面暴露于空气以提高品质因子。界面共振品质因子为15，比完全浸没液体中提高50%；采用功率调制激光的光热效应激发，并用激光多普勒测速法检测振动。由于该构型，信噪比比完...
本文报道一种基于粘度依赖亲和作用的生物传感器，用于连续监测血液和血浆等生物流体中的葡萄糖。该化学-机械传感器原理基于敏感流体粘度随葡萄糖浓度变化。器件包含驱动压电膜片、传感压电膜片和流阻微通道；并采用自由支撑氧化铝多孔纳米膜作为尺寸选择性界面，以限制敏感流体并允许葡萄糖扩散进入传感器。在25和37°C下测量表明，该传感器拓扑结构在生...
近期，廉价绝缘体上硅（SOI）无标记生物传感器已可实现对生物相关分子的快速、准确定量检测，适用于医学诊断与药物开发。然而，虽然传感器芯片可低成本制备，准确监测其透射谱波长偏移通常需要昂贵可调谐激光器。为此，作者将高灵敏度Vernier级联传感器与阵列波导光栅（AWG）光谱滤波器集成，使传感器透射谱被划分为多个波长通道并传输至空间分离...
单核苷酸多态性（SNP）是个体间最常见的遗传变异，其与病原体应答、表型差异和基因功能相关，因此敏感可靠的 SNP 检测对生物医学诊断和治疗具有重要意义。多数方法依赖 PCR 等扩增步骤产生可检测信号，但扩增会增加系统复杂性，且集合平均信号常受背景干扰。本文利用单分子探针的随机行为，在微流控平台中结合激光镊子识别 SNP 序列。检测依...
β2肾上腺素能受体（β2AR）激动剂若具有较低快速耐受性，可能成为耐受性更好的治疗药物。然而，受体脱敏实验常仅在单一信号分子水平推断，配体导向的脱敏机制仍不清楚。本文报道一种基于微流控的无标记生物传感器全细胞检测方法，用于测定β2AR的配体导向脱敏。结合小分子抑制剂进行机制解耦，短期激动剂暴露下受体脱敏与再敏化模式显示沙美特罗具有长...
配体导向功能选择性（biased agonism）是G蛋白偶联受体（GPCR）药物研究中的关键问题，不同配体可诱导受体产生不同信号行为。本文报道了一种用于全细胞传感的无标记光学生物传感器与微流控系统。该系统基于共振波导光栅（RWG）换能器，通过检测活细胞刺激诱导的动态质量重分布（DMR）实现无创、实时监测。微流控芯片可精确控制激动剂...
癌症标志物可为癌症发生或进展提供更多信息，快速简便检测对临床诊断和管理很重要。本研究报道了一种基于成像椭偏仪（imaging ellipsometry, IE）生物传感器（BIE）的一步法糖抗原19-9（CA19-9）免疫分析方法，并评价其分析性能。抗CA19-9单克隆抗体作为识别配体共价固定于羧基修饰硅基底，同时筛选固定浓度；随后...
本文理论分析三维受限光流体环形谐振器（OFRR）在水和空气中检测单个纳米颗粒的能力。OFRR基于玻璃毛细管，可形成瓶形和气泡形环形谐振器。当纳米颗粒附着于OFRR内表面时，回音壁模式（WGM）的谐振波长发生移动。对于两种结构，可通过选择合适壁厚优化内表面电场；同时，不同曲率可实现沿毛细管轴向不同的电场限制，从而显著增强单纳米颗粒检测...
本文首次系统研究了基于硅线波导环形谐振器的无标记生物传感器阵列中温度诱导谐振偏移的实时抵消方法。作者采用一个由 SU8 或 SiO2 包层保护的参考谐振器来追踪温度变化，该参考环与传感环位于同一微流控通道中，但被较厚包层光学隔离，使其对流体折射率变化不敏感而保持良好热接触。在稳态条件下测量了水溶液中谐振器的温度依赖关系，并讨论了波导...
本文分析了光子晶体平板中导模共振的折射率灵敏度，指出导模性质会强烈影响光谱灵敏度与品质因子，并由此带来折射率灵敏度的显著提升。对于悬空平板设计，与置于基底上的平板相比，光谱灵敏度可提高约三倍。研究还表明，光谱灵敏度不受制造光子晶体纳米结构中常见的品质因子下降影响。通过合理选择光子晶体平板的设计参数，可实现对蛋白质、抗原和细胞等多种分...
本文报道基于标准硅工艺全单片集成马赫-曾德尔干涉仪（MZI）阵列用于无标记分析物检测。提出频率分辨马赫-曾德尔干涉（FR-MZI）概念，利用宽带光源中各频率的相位与强度变化，克服单波长 MZI 的相位模糊、信号衰落和长传感臂限制。器件在同一硅芯片上单片集成硅雪崩二极管 LED、氮化硅平面波导 MZI 和 pn 结光电探测器，传感臂长...
本研究报道了一种新型嵌入式光学波导传感器，该传感器利用涂覆在C形聚合物波导表面的金纳米颗粒（GNP）的局域表面等离子共振（LSPR）效应进行检测。按照设计，该传感器可作为分析芯片，用于检测其微环境折射率的微小变化，因此适合作为亲和生物传感器进行大规模应用。C形波导与微流控通道通过在氧化硅片上对SU-8光刻胶进行单步光刻而制备。SU-...
本文报道一种无标记光学检测技术——全内反射椭偏术（TIRE），用于研究生物分子与功能化聚合物表面之间的相互作用。Zeonor（ZR）是一种环烯烃聚合物，具有低自荧光、高光学透过率和优异化学耐受性，因易于加工而非常适合作为光学生物传感器平台材料，并可通过引入多种反应性化学基团进行表面功能化。本文在羧基功能化 ZR 表面上演示了 TIR...
本文报道一种基于绝缘体上硅（SOI）环形谐振器的无标记生物传感器阵列，采用单输出端口和波分复用（WDM）寻址方案。阵列由一个参考环和四个不同半径的传感环组成，各环共振波长作为地址，单探测器即可同时读取多个传感单元。参考环被SU-8包覆用于抵消温度等环境漂移，传感环开窗暴露于样品。表面经气相硅烷化后，通过非接触点样分别固定山羊IgG、...
本研究结合实验检测与流体动力学有限元模拟，直接比较了四种无标记生物传感检测配置的性能极限：将光子晶体生物传感器集成于微孔板孔底或微流控通道中，并分别比较捕获配体全表面涂覆与局部点状固定两种情形。以肿瘤坏死因子-α（TNF-α）为模型分析物，采用固定化抗TNF-α捕获抗体进行蛋白-抗体结合检测。结果表明，微流控检测格式可显著缩短达到稳...
磁泳隔离是微流控生物MEMS和生物传感器中用于分离生物化学与有机实体的常用手段。本文对微流控通道中磁性微球在外部磁场梯度作用下的磁泳捕获进行了实验与数值研究。实验采用PMMA芯片固定的硼硅酸盐微通道，以注射泵驱动载有水相的2.5 μm和4.5 μm磁性聚苯乙烯微球，通过电磁铁产生磁场梯度，并用明场显微镜记录颗粒轨迹。数值模型采用Eu...
在众多基于生物分子识别与标记的亲和生物传感器系统中，磁标记与检测已成为一种有前景的方法。磁标签可通过多种非侵入方式检测，物理和化学性质稳定，生产成本相对较低，且易于实现生物相容。十多年前，美国海军研究实验室率先利用巨磁阻（GMR）传感器检测标记有顺磁性微珠的生物分子。此后，作者团队在磁电子仪器和相关检测方案方面持续改进，使该技术发展...
本文报道了一种用于多路复用、实时、无标记分子检测的硅光子线波导生物传感器阵列芯片。该芯片与商用自动点样工具兼容，并单片集成了用于样品输送的微流控通道。每个阵列传感元件为1.8 mm长的螺旋波导，折叠在130 μm直径的区域内，并纳入平衡马赫-曾德尔干涉仪，具有近温度无关的响应。传感器按400 μm间距网格排列，通过级联1×2光功率分...