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 ...
本研究评估受试者为体内生物传感器使用而放置腹腔镜端口（port）的能力。由于生物传感器存在最大入射角、工作距离和有限采集区域等物理限制，端口位置直接影响能否到达目标组织并获取高质量数据。作者将端口放置评分算法集成到图像引导手术系统 3D Slicer 中，构建包含皮肤、目标器官和拉曼探针尺寸模型的虚拟测试场景，模拟不同手术条件。20...
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...
碳纳米管在生物传感器和药物载体方面具有潜力，但其与蛋白质的结合行为需进一步研究。尽管已有大量工作表征功能化碳纳米管与不同蛋白的亲和性，本研究首次报道血红蛋白可与非功能化碳纳米管结合，并可通过拉曼光谱识别该结合。进一步发现，在特定激发和发射波长下，这种结合未改变碳纳米管的拉曼发光。上述发现的直接应用是将非功能化碳纳米管用作生物传感器，...