Optical Non-Invasive Glucose Monitoring Using Aqueous Humor: A Review.
本综述探讨以房水（aqueous humor, AH）为介质实现无创血糖监测（NIGM）的光学技术，旨在克服传统有创血糖检测在糖尿病管理中的局限。文章系统分析拉曼光谱、旋光法以及中红外和近红外光谱等关键技术，并指出各自面临的挑战；同时讨论光声光谱和光学相干断层扫描等新兴混合方法。作者强调，这些光学方法若要实现便携式无创监测，关键在于...
Numerical Analysis of a SiN Digital Fourier Transform Spectrometer for a Non-Invasive Skin Cancer Biosensor.
早期发现和持续监测疾病对改善患者预后、治疗依从性和诊断准确性至关重要。传统黑色素瘤诊断主要依赖肉眼评估和活检，准确率约50%–90%，且存在明显观察者间差异。拉曼光谱在非侵入疾病检测，尤其早期皮肤癌识别方面显示出潜力。便携式实时拉曼光谱系统可提高诊断精度、减少活检依赖并加快诊断，但拉曼光谱仪小型化面临弱信号、荧光干扰以及光谱分辨率与...
DeepATsers: a deep learning framework for one-pot SERS biosensor to detect SARS-CoV-2 virus.
人工智能与医疗试剂盒结合可快速准确诊断疾病。本研究提出 DeepATsers 深度学习模型，将卷积神经网络（CNN）与生成对抗网络（GAN）结合，用于单管表面增强拉曼散射（SERS）生物传感器，快速检测 SARS-CoV-2 感染。模型可依据实验指纹谱识别 S 蛋白、N 蛋白、VLP 蛋白、链霉亲和素蛋白及空白信号。研究采用扩展乘性...
Graphene-Based Opto-Electronic Platform for Ultra-Sensitive Biomarker Detection at Zeptomolar Concentrations.
本文报道了一种用于无标记检测免疫球蛋白M（IgM）的突破性石墨烯生物传感器，检测浓度可达100 zM（10−19 M）。该传感器为两终端器件，包含毫米级宽度的金界面，其表面物理吸附约10^12个抗IgM抗体，并通过浸水纸带与裸石墨烯电极电容耦合。在此构型中，少量亲和结合事件可触发蛋白层的集体静电重组，使生物功能化金表面产生扩展的表面...
Quality Assessment of Processed Graphene Chips for Biosensor Application.
本研究对用于生物传感器的加工石墨烯芯片质量进行了评估，采用原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱和低频噪声测量等方法，对由热分解法在 4H-SiC 衬底上生长并经光刻图形化的石墨烯芯片进行表征。结果表明，光刻过程中光刻胶与石墨烯相互作用会在石墨烯表面形成局部光刻胶残留（LRR），导致同一膜上不同芯片的电阻分散达 1–10 kΩ，AFM 均...
Molecular Fingerprint Detection Using Raman and Infrared Spectroscopy Technologies for Cancer Detection: A Progress Review.
分子振动在物理化学和生物化学中起关键作用，拉曼光谱和红外光谱是振动光谱中最常用的两种技术。它们可提供样品中分子的独特指纹，用于识别化学键、官能团和分子结构。本综述讨论了利用拉曼和红外光谱进行分子指纹检测的近期研究进展，重点在于识别特定生物分子并研究生物样品的化学组成，以用于癌症诊断。文章还介绍了各技术的工作原理与仪器构成，以帮助理解...
Homogenous high enhancement surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates by simple hierarchical tuning of gold nanofoams.
表面增强拉曼散射（SERS）是一种强大的振动光谱工具，与自发拉曼散射相比可提供数量级的化学灵敏度提升，但快速、简便地合成稳健且均匀的 SERS 基底仍具挑战。光刻法可获得高且均匀的灵敏度，但设备昂贵、工艺复杂，难以规模化；溶液相化学法常因材料中“热点”分布不均而导致 SERS 基底性能不可靠。本文报道了一种均一金纳米泡沫（AuNF）...
Development and Automation of a Bacterial Biosensor to the Targeting of the Pollutants Toxic Effects by Portable Raman Spectrometer.
水质监测需要快速、灵敏地检测痕量多种危险污染物。本研究开发一种基于低成本光纤拉曼装置的新型生物传感器，并设计、建造和测试了自动测量系统，用于抗生素、重金属和除草剂三类有毒物质。拉曼光谱通过生物体的光谱指纹提供其对毒性剂代谢反应的多参数视图。谱图分析鉴定了大肠杆菌K12-MG1655模型菌株中最易受影响的宏量分子，从而确定微生物中的特...
Interactions of a biological macromolecule with thermotropic liquid crystals: Applications of liquid crystals in biosensing platform.
本文报道了一种基于4'-辛基-4-联苯腈（8CB）热致液晶的生物传感器，利用生物大分子牛血清白蛋白（BSA）在8CB界面的吸附实现检测。BSA的检测通过偏光显微镜（POM）观察8CB分子指向矢构型的变化完成；该构型转变由非共价相互作用驱动。在100 μM BSA浓度下，该方法表现出较高灵敏度。分子对接研究进一步阐明了8CB与BSA之...
Cancer Cell Detection on the Surface of Top-Gated Monolayer Graphene via Raman Spectroscopy.
本文报道了一种基于单层石墨烯拉曼光谱特征的无标记生物传感器，用于癌细胞检测。作者研究了 SiO2/Si 衬底上静电门控单层石墨烯在 0–5 V 电压下、有无癌细胞时的拉曼光谱。癌细胞存在时，石墨烯 G 带和 2D 带强度随电压发生调节，密度泛函理论模拟表明该变化与癌细胞相关。苯丙氨酸中的 C–H 和 N–H 键提供了可用于识别癌细胞...
Raman Scattering-Based Biosensing: New Prospects and Opportunities.
本文综述了拉曼散射技术在生物传感器领域的新前景与机遇。拉曼散射源于非弹性光散射，散射光频率变化对应分子振动，可提供化合物化学指纹及生物分子结构与功能信息。自发拉曼散射信号弱，且易受瑞利散射干扰，因此发展了共振拉曼光谱（RRS）、相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）、受激拉曼光谱（SRS）以及表面增强拉曼光谱（SERS）等增强技术。SE...
Carbonized Polymer for Joule Heating Processing Towards Biosensor Development.
本文报道了面向CMOS兼容生物传感器开发的碳化聚合物微电极制备实验进展。作者采用双光子聚合（2PP）在石英晶圆上3D打印桥-柱（bridge-on-pillars）聚合物微结构，并在不同退火条件下提高前驱体中的碳含量，以获得足够电导率，从而可通过通电流实现局部焦耳加热。研究针对完全碳化通常需要高于700°C、超出CMOS兼容温度窗口...
Biophotonics for diagnostic detection of extracellular vesicles.
细胞外囊泡（EVs）是携带多种生物标志物的多功能载体，参与多种人类疾病的发生发展。尽管EV在诊断中的应用受到越来越多的科学和商业关注，但传统生物分子技术通常需要较大样本量，依赖操作者且耗时，且难以适应EV的纳米尺寸范围，从而限制了检测灵敏度与结果重复性。生物光子学即基于光的方法，用于EV诊断检测，已推动开发出具有优异灵敏度的创新平台...
Potential liquid crystal-based biosensor depending on the interaction between liquid crystals and proteins.
液晶生物传感器可作为检测生物分子和化学事件的有效、简单且早期检测工具。本文以室温向列相液晶4'-戊基-4-联苯碳腈（5CB）为传感与换能材料，研究其对溶液中人血清白蛋白（HSA）的检测。作者采用偏光显微镜（POM）、温度依赖拉曼光谱和分子对接等多种技术，考察HSA存在下5CB指向矢重构及界面取向变化。POM结果显示，HSA加入后，5...
Optical detection of microplastics in water.
塑料污染以指数速度增长，严重威胁海洋生态系统。世界卫生组织指出，饮用水中的微塑料已引起关注，并可能危害人类健康。为应对这一问题，开发易用、低成本、便携的微塑料检测系统具有重要意义。本文提出一种基于光学系统的原型装置，用于检测水中的微塑料。该装置成本低于370美元，本质上是一台低成本拉曼光谱仪，由准直激光（5 mW）、样品架、陷波滤光...
Aptamer-Gold(III) Complex Nanoparticles: A New Way to Detect Cu, Zn SOD Glycoprotein.
适配体是由20–100个核苷酸组成的小生物分子，能以三维结构识别靶标分子，作为癌症诊断生物标志物受到关注。本研究在实验条件下考察了特征适配体与其靶蛋白铜锌超氧化物歧化酶（SOD 4）在金纳米粒子（AuNP）表面的相互作用。为此，采用两种方案将SOD 4适配体（APT）包覆到纳米粒子表面：碳二亚胺化学（EDC/NHS，Method O...
High selective spectroelectrochemical biosensor for HCV-RNA detection based on a specific peptide nucleic acid.
丙型肝炎病毒（HCV）是引起慢性传染性肝炎的血源性病毒，埃及 HCV 流行率居世界首位，约 14.7% 人口感染，因此开发无需复杂样品前处理、高选择性和高灵敏度的 HCV 检测生物传感器具有重要意义。本研究报道了一种用于早期检测临床样品中 HCV-RNA 的新型快速、高选择性 HCV 生物传感器。该传感器通过在金纳米点/氧化铟锡（A...
Surface-enhanced Raman scattering-active photonic crystal fiber probe: Towards next generation liquid biopsy sensor with ultra high sensitivity.
表面增强拉曼散射（SERS）具有极高的信号增强因子，光子晶体光纤（PCF）则具有柔性和微结构特性，二者结合为新一代超高灵敏度生物传感器提供了基础。PCF的轴向空气孔或液芯结构可直接容纳分析物，使激发光与分析物的相互作用长度显著增加，从而形成柔性、可靠且灵敏的探针，可用于临床前或临床检测。SERS活性PCF探针为开发光流体液体活检针传...
A rapid and highly sensitive strain-effect graphene-based bio-sensor for the detection of stroke and cancer bio-markers.
本文提出一种基于单层石墨烯（MG）与羰基钌簇（Ru-CO）吸附作用的高灵敏、快速生物传感器，用于检测脑卒中及癌症相关生物标志物。Ru-CO 簇在 MG 表面可快速脱羰，原位生成氧化钌纳米颗粒（RuO2 NPs）。作者以 MMP-2 特异性肽修饰 MG，利用 MMP-2 的酶切-结合机制：当 MMP-2 存在时，肽链被切割并从石墨烯表...
Noninvasive measures in atopic dermatitis.
本文综述特应性皮炎中皮肤形态、功能与生化组成的非侵入性评估方法。表皮屏障并非静态保护层，而是免疫、生物物理和生化过程动态场，可视为外源危险信号的生物传感器。传统生物物理方法包括经皮水分丢失（TEWL）、角质层水合、表面pH等；新型活体技术如拉曼光谱可分析皮肤微组成并建立表皮谱，反射光谱和光学相干断层扫描（OCT）用于观察过敏患者皮肤...