活动性结核病由结核分枝杆菌（Mtb）引起，感染过程包含多个阶段，导致诊断和治疗困难。潜伏性结核感染（LTBI）患者可在细菌与免疫动态平衡被打破后复燃为活动性结核，并可能传播Mtb。现有诊断常缺乏对LTBI的特异性，也不能提示结核复燃风险。作者假设，利用QuantiFERON-TB Gold Plus（QFT）血浆上清中易获得的免疫谱...
液体活检有望借助即时检测设备普及，其中无标记生物传感器可实现靶标分子的准确、灵敏和特异性检测，而表面功能化是决定其整体性能的关键。本文针对微环谐振器（MRR）光子生物传感器表面进行功能化，用于蛋白生物标志物检测。作者比较了多种功能化策略，最终选择适配体与巯基硅烷共价结合方案。功能化流程包括等离子体处理以清洁并活化表面，随后进行硅烷化...
本文报道了一种基于微环谐振器（MRR）阵列的无标记光学传感系统，用于人血清白蛋白（HSA）检测。传感环表面经APTES硅烷化、EDC/NHS交联和PAMAM修饰后固定抗HSA抗体，使HSA特异性结合于微环倏逝场区域。当HSA结合时，局部折射率改变导致微环有效折射率变化，谐振波长发生漂移；系统通过波长询问实时监测相对漂移实现定量检测。...
在 SARS-CoV-2 持续传播及新变异株不断出现的背景下，快速、准确、频繁检测的需求日益增加。奥密克戎变异株临床表现与其他常见呼吸道感染更为相似，同时检测多种潜在病原体有助于区分 SARS-CoV-2 感染与其他症状重叠疾病，对个体化治疗和疫情控制具有重要意义。本文报道了一种基于亚波长光栅微环谐振器（SUMIRR）的 SARS-...
本文提出一种单输入、单输出的三重非对称微环谐振器（TUMRR）结构，并采用延迟线信号处理方法在 z 域对其统计特性进行建模。作者利用 Mason 增益法则推导该结构的传递函数，并在绝缘体上硅（SOI）平台上实现其光学滤波与生化传感功能。通过有限差分时间域（FDTD）方法获得场响应，由频率响应曲线分析光学滤波器特性，得到自由光谱范围（...
本文为原论文《通过微环谐振器环下干涉图增强群折射率生物传感器灵敏度》的更正说明。原研究以微环谐振器（MRR）作为群折射率生物传感器，利用环下干涉图（ring-down interferograms）提高对折射率变化的灵敏度。更正指出原发表版本中表3内容与表4重复，现重新给出表3：在1 dB/cm传播损耗条件下，五种不同MRR半径（R...
近年来，绝缘体上硅（SOI）衬底因高速、低功耗特性被用于电子器件。硅线波导具有高折射率对比度，可显著缩小光子器件尺寸，且硅光子工艺与互补金属氧化物半导体（CMOS）制造兼容，有利于高密度光电集成电路发展。研究者近期提出利用微环谐振器（MRR）进行无标记生物传感。环内显著电场增强带来高品质因子，使 MRR 成为低分析物浓度条件下生物分...
本文设计并优化了一种基于两个间接耦合双槽波导微环谐振器的无标记光学生物传感器，用于检测贫血疾病中的血红蛋白浓度。该传感器采用变分有限差分时间域（varFDTD）方法在Lumerical软件中进行模拟，通过优化几何参数获得最佳光传输。将男性和女性九种不同血红蛋白浓度样品引入传感器，依据患者性别和血红蛋白水平识别正常、轻度、中度和重度以...
准确检测并风险分层潜伏结核感染（LTBI）仍是重大临床问题。作者假设，多重参数策略探测针对结核分枝杆菌（Mtb）的免疫应答，可为LTBI状态及复发风险提供新诊断信息。在概念验证后，作者开发13重免疫检测面板，分别用Mtb相关抗原和非特异性抗原刺激外周血单个核细胞（PBMC），分析细胞因子释放以识别生物标志物特征。研究纳入65名不同结...
2020年初SARS-CoV-2疫情暴发使快速、准确、低成本的现场检测成为遏制传播的关键。现有RT-PCR和血清学检测虽有效，但依赖实验室、耗时长且难以满足大规模筛查需求。本文综述了用于COVID-19即时诊断的先进片上实验室光学生物传感器，重点讨论集成光学器件、表面等离子共振/局域表面等离子共振以及石墨烯、氧化石墨烯、过渡金属二硫...
集成硅电子-光子平台中的多路传感需要在毫米级芯片上同时实现光学、电学与微流控耦合，因此要求微流控器件兼具高密度微米级通道和中尺度特征。本文提出采用三维打印转移模塑快速制备复杂多层微流控结构，并将其与单片电子-光子系统级芯片集成。该平台包含半径5 µm的微环谐振器（MRR）阵列，可实现芯片上同时光学、电学和微流控耦合。作者利用投影微立...
硅基光子微环谐振器因极小尺寸、高灵敏度以及可芯片化阵列集成的潜力而成为重要研究方向。随着生物传感器接近纳米尺度，分析物质量传递与结合动力学被认为是限制性能的关键因素。一种可能的解决方案是在微流控之外施加介电电泳力，以克服传统生物传感器的扩散限制。介电电泳涉及极化介电粒子在非均匀交流电场中的迁移，此前已成功用于纳米孔传感并实现约100...
模体积重叠因子是决定传感器灵敏度的关键参数。过去数十年，许多方法被提出以提高光场与分析物的重叠，但受限于硅上绝缘体（SOI）平台沿垂直方向的不对称折射率分布，亚波长光栅超材料（SGM）波导传感器的灵敏度进一步提升面临挑战。本文提出并演示了基座型SGM微环谐振器，通过受控undercut蚀刻形成基座结构，降低垂直方向折射率不对称性，从...
针对快速、准确检测生物分子的高性能生物传感器需求，本文系统研究了一种带反馈环的非均匀光子晶体波导（NUPhCW）无标记光学生物传感器。该器件基于绝缘体上硅（SOI）平台，在0.45 μm宽硅脊波导中周期刻蚀半径抛物线渐变的非均匀孔和均匀孔，形成一维光子晶体腔；通过引入反馈环构成等效微环谐振器（MRR），使NUPhCW与MRR在零失谐...
本文报道了一种基于Vernier效应的SU8/PMATRIFE聚合物集成光学生物传感器的设计与制备。该传感器采用标准光刻工艺，在Mach-Zehnder干涉仪的传感臂和参考臂中各嵌入一个SU8芯层/PMATRIFE包层与上覆层的聚合物微环谐振器，传感微环通过上覆层中的储液腔暴露于待测溶液。当葡萄糖水溶液浓度改变时，波导上覆层折射率变...
光学谐振器以其高灵敏度和快速响应时间著称，在生物医学领域具有广泛应用，癌症检测是其中一项有前景的应用。当前癌症诊断仍存在成本高、侵入性强和耗时长等局限，亟需新技术突破。光学谐振器的高灵敏度有助于在疾病早期进行医学检测。本文阐述回音壁模式（WGM）和环形光学谐振器的基本原理，并补充癌症生物标志物诊断相关知识，讨论光学谐振器用于特定生物...
大规模、低成本地制造高灵敏度传感器，用于实时检测生化物和分子物质，为生物分析筛查与医学诊断提供了新机遇。平面集成光子谐振器具有小尺寸、可空间与波长复用、可在晶圆级与微流控系统集成的优点，已成为这些应用领域的有前景传感平台。本文实现了一种光流体无标记生物传感器，其核心是嵌入硅/玻璃微流道中的氢化非晶硅（a-Si:H）微环谐振器，微流道...
个性化与分层医学需要无标记、低成本诊断技术，以并行监测多种疾病生物标志物。硅光子生物传感器兼具高灵敏度分析与可扩展、低成本制造优势，但通常只能检测单一生物标志物，且难以提供其（生化）活性信息。本文提出一种电化学硅光子传感器，可实现生物标志物的高灵敏、多参数分析。该电光技术采用经最优n型掺杂的微环谐振器，使其在支持高Q光学共振的同时，...
本文报道了一种用于SU-8层上抗原/抗体检测的抗体固定新方案。通过不同功率和时间的氧等离子体处理研究其对固定效率的影响，并用拉曼光谱和原子力显微镜表征SU-8在功能化及固定IgG前后的化学性质与表面形貌。氧等离子体处理后SU-8表面粗糙度增加，官能团强度发生变化。为验证方案有效性，用异硫氰酸荧光素（FITC）标记的抗人IgG孵育后，...
本文报道了一种基于氮化硅（SiN）微环谐振器的多路无标记芯片生物传感器的系统设计、制备与表征。作者提出以检测限（LOD）为优化目标，将谐振线型曲率与系统噪声统一纳入品质因数（FOM），通过调节波导-谐振器耦合强度优化传感器。实验发现，在本文噪声条件下，约6 dB欠耦合谐振器相比传统临界耦合设计可在相同LOD下降低约40%光功率消耗，...