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...
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...
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）...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
本文报道了一种基于130 nm CMOS工艺的单光子雪崩二极管（SPAD）线阵传感器，可在8.3 ms内获取时间分辨荧光光谱（TRFS），据作者所知是目前最快的时间相关单光子计数（TCSPC）TRFS采集。该线阵为256×2像素，每像素含4个蓝SPAD和4个红SPAD，集成256×26位时间数字转换器（TDC），并采用并行化接口实现...
间充质干细胞（MSCs）在组织工程中具有重要应用潜力，作者此前报道其可在体外分化为肝细胞。然而，传统评估肝分化成熟度的方法需要较大细胞样本，且常需固定或标记，难以实时监测。拉曼光谱（RS）是一种基于分子非弹性散射获取细胞光谱的光学工具，近年来被用作无标记单细胞检测器，用于细胞表型变化、分化和诊断研究。本研究将 RS 用于实时监测活体...
本文报道了一种基于石墨烯的生理仪阵列，用于分析单个生物细胞。石墨烯生物传感器的优势在于其本身可视为由大量独立且对齐的传感单元组成的连续阵列。作者展示了一种纳米尺度微生理仪，通过测量细胞局部酸化率来评估细胞代谢活性。石墨烯作为独立pH传感器矩阵，可实现亚细胞尺度质子排出的检测。拉曼光谱表明，水合质子可对石墨烯进行p掺杂，且其响应符合已...
本文报道了一种用于腔内机器人手术的光纤拉曼生物传感器。该传感器适配 ARAKNES 机器人平台，用于在机器人辅助手术中识别视觉上模糊的组织边界。为保持术中探头无菌，作者设计了一次性无菌套管，使光纤探头可插入套管并与组织接触，同时兼顾机械柔性与插入刚性。系统由 785 nm 激光、光纤拉曼探头和光谱仪组成，并通过 LabWindows...
间充质基质细胞（MSCs）在骨骼组织工程与再生医学中具有重要潜力，但传统分子生物学方法评估其成骨分化通常需要大量细胞，并依赖细胞裂解或固定，步骤耗时且难以实时监测。因此，亟需一种简便、高灵敏、高选择性且能提供实时信息的检测技术，以评估MSCs成骨成熟度。本研究将拉曼光谱作为生物传感器，用于监测MSCs成骨诱导过程中矿化基质的产生。通...
本文报道了一种基于单壁碳纳米管（SWNT）拉曼光谱的 DNA 序列检测生物传感器，用于检测炭疽杆菌（Bacillus anthracis）相关 DNA 序列。由于单链 DNA 与 SWNT 均具有疏水性，靶 DNA 可快速吸附并包裹在 SWNT 表面，形成单链 DNA–SWNT 复合物。作者利用 SWNT 拉曼光谱中 G 峰强度随纳...
本文报道了基于拉曼光谱和光子晶体光纤（PCF）探针开发葡萄糖生物传感器的初步工作。由于葡萄糖拉曼散射截面小，直接拉曼检测长期困难。作者利用高灵敏度液充PCF探针，首次在生理浓度范围（0–25 mM）实现葡萄糖的定量拉曼检测，激光功率仅2 mW，积分时间30 s，采样体积约50 nL。作为概念验证，研究还证明该方法在存在竞争性糖如果糖...
本研究在低应力 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3（PZT）薄膜条件下制备了平面压电微悬臂梁，并采用拉曼光谱与晶圆曲率法对其残余应力进行分析。结果表明，1 μm 是 PZT 薄膜厚度的关键阈值：当厚度超过 1 μm 时，表面粗糙化引发应力松弛，(111) 择优取向开始下降，而压电系数 d33 的变化与择优取向改变所伴随的应力松弛密...
本文报道了一种蛋白功能化纳米金刚石阵列的制备与表征方法。纳米金刚石具有低生物细胞毒性、良好的荧光与拉曼光学性质以及光稳定性，适合生物应用。作者利用电子束光刻技术，将羧基功能化纳米金刚石定位在硅和 ITO 基底表面自组装单分子层（SAM）阵列上，形成十字形和纳米方阵列。酸处理后的纳米金刚石表面引入羧基，经 EDC/NHS 与氨基终止 ...
本文讨论用于腹腔镜体内生物传感器的自动端口放置系统的实现。由于生物传感器探头存在长度、入射角、碰撞和感兴趣区域等物理限制，端口位置对数据采集质量至关重要，而仅凭人工估计难以最优完成。作者将端口放置算法集成到图像引导手术系统中，利用CT或MRI分割得到的三维虚拟患者模型，由用户选择目标组织区域，系统根据探头长度、可达性、碰撞检测和传感...