本研究开发了一种提供光学读出的无标记生物传感器，用于连续检测人白细胞介素-8（IL-8）。IL-8在多种癌症中过表达，可作为癌症预后评估和治疗评价的生物标志物。作者构建了紧凑、便携且易组装的生物传感模块，将流体芯片、生物传感芯片和基于光纤的光学读出头集成于单一模块。生物传感芯片由共振纳米柱换能器（RNP）阵列组成；RNP面朝下集成到...
炭疽致死因子（LF）是炭疽毒素中引起致病反应的酶组分之一。对多种配体进行多路筛选并估算其有效结合速率（kon 和 koff）及互补结合行为，可为炭疽诊断和治疗开发提供关键信息。生物层干涉（BLI）和表面等离子共振成像（SPRi）等工具已用于此类测量，但存在溶液切换时信号跳变或灵敏度不足等局限。本文报道利用干涉反射成像传感器（IRIS...
细菌检测方法的准确性、速度以及技术和仪器简便性至关重要。多孔硅（PSi）具有独特光学和化学性质，是生物传感应用的优良候选材料；凝集素具有特异性碳水化合物结合能力，且比常用抗体更廉价。本文提出一种凝集素偶联多孔硅生物传感器，通过反射干涉傅里叶变换光谱（RIFTS）对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）进行无...
本文报道一种新型自参考衍射型漏波导（LW）生物传感器。该传感器由约2 µm厚的光功能化壳聚糖水凝胶薄膜构成，通过生物素化光裂解连接子（PC-biotin）共价修饰壳聚糖，再结合链霉亲和素。利用365 nm光经光掩模选择性裂解连接子并去除链霉亲和素，在波导中形成高、低蛋白负载交替条带，分别作为传感区和参考区。通过测量两区共振角差值检测...
生物传感技术是近几十年快速发展的领域，其中基于折射率传感方案的光学生物传感器发展尤为迅速。本综述重点回顾近二十年来基于折射率传感的导波光学生物传感器进展。文章首先简要讨论无标记折射率生物传感器的基本原理，随后综述传感器设计进展，特别是换能器构型与传感器件集成，强调提升该技术所面临的挑战与努力。文中还介绍多种表面功能化策略，用于构建定...
本文报道了一种基于多孔硅（PSi）布拉格反射器的光学无标记生物传感器，用于研究单细胞异质性。通过在 RGD 肽修饰的 PSi 表面使用含光引发剂的聚乙二醇（PEG）水凝胶前驱体进行光刻图案化，形成具有细胞粘附区与细胞排斥区的微图案；随后孵育 J774 巨噬细胞，构建细胞微阵列和单细胞阵列。进一步用 Milli-Q 水对微阵列上的细胞...
本文提出一种基于铝和聚合物材料的纳米结构二维等离子体晶体，用于无标记光学生物传感的设计研究。该器件由上下两层铝纳米结构阵列通过一层聚合物薄膜分隔构成：上层为铝纳米孔阵列，下层为位于聚合物纳米孔底部的铝纳米盘阵列，整体置于石英玻璃基底上。作者采用时域有限差分（FDTD）方法计算其反射光谱和电场分布，发现器件在约516 nm处存在对金属...
为降低病毒流行造成的社会与经济损害，早期检测病原体并阻止其快速传播具有重要现实意义。本研究评估了马赫-曾德尔（Mach–Zehnder, MZ）型光波导用于流感病毒检测的可行性。由于溶胶-凝胶玻璃孔径仅数纳米，约 100 nm 的病毒无法扩散进入二氧化硅薄膜，因此必须在溶胶-凝胶表面实现稳定、高密度的抗体固定。作者将溶胶-凝胶玻璃表...
植物螯合肽（phytochelatin, PC）是多种生物用于螯合和解毒重金属的小分子寡肽。本文报道了一种基于聚乙二醇化金纳米棒（PEG-AuNr）的无标记光学方法，用于监测水溶液中铅(II)离子（Pb(II)）与偶联在纳米棒表面的植物螯合肽6（PC6）之间的相互作用。作者采用种子介导法，在 CTAB 和二羧基聚乙二醇（DPEG）存...
本文报道了一种用于生物医学应用的无标记光学传感器，其基于薄聚合物薄膜中量子点（QD）可见光致发光（PL）强度的变化。以葡萄糖为目标分子，酶反应产物对紫外激发光的预吸收会屏蔽到达QD的激发光，从而在非接触构型中猝灭QD的PL。QD PL辐照度的变化可定量反映样品中葡萄糖水平。由于检测过程不使QD直接接触样品，可避免QD表面降解，因而获...
本文报道了一种基于亚波长光栅的光子晶体生物传感器，用于在单次测量中解耦表面生物分子结合事件与体相溶液折射率扰动。该传感器利用导模共振（GMR）效应，在单偏振光激励下激发两个光谱位置不同、电场空间分布不同的共振模式：第一共振（约619 nm）电场向体相溶液穿透较深，主要响应体相折射率变化；第二共振（约736 nm）电场更集中于表面，主...
生物功能化发光有机半导体因可同时作为高效激光材料并与分子相互作用，而适用于生物光子学。本文提出并讨论一种利用该类有机半导体材料作为增益层的激光生物传感器平台，描述其简单结构与工作原理。通过实验和理论分析验证了纳米层检测能力，以评估该生物传感器的潜力与极限。文章解释了有机半导体带来的优势，并与采用染料掺杂材料的激光传感器进行比较。文中...
本文设计并制备了一种多孔硅（PSi）Bloch 表面波（BSW）与 Bloch 子表面波（BSSW）复合生物传感器，用于同时实现小分子和大分子的尺寸选择性检测。该结构由高折射率与低折射率 PSi 层周期堆叠形成布拉格镜，并在表面引入光学厚度减薄的缺陷层，从而激发 BSW 模式；其倏逝场延伸至传感器表面之外，可检测结合在表面的大分子。...
本文报道了一种基于二氧化钛包覆多孔硅的稳定无标记光学生物传感器。作者通过室温将二氧化钛溶胶-凝胶前驱体渗入多孔硅薄膜的内孔壁，并在500°C空气气氛中烧结，使纳米二氧化钛层均匀包覆多孔硅孔壁。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、能量色散X射线光谱、扫描电子显微镜和反射干涉傅里叶变换光谱对复合膜进行表征，结果表明二氧化钛连续包覆多孔硅...
本文报道了一种多孔硅（PSi）光栅耦合Bloch表面波/亚表面波（BSW/BSSW）无标记生物传感器，用于尺寸选择性地检测大分子与小分子。该结构利用表面限制于多孔硅多层与空气界面的BSW模式高灵敏检测难以渗入孔道的大分子，同时利用限制在结构内部近表面区域的BSSW模式检测可渗入多孔基质的微小分子。作者通过色散关系、场分布和折射率偏移...
本文报道了一种基于SU8聚合物的双盘谐振器（DDR）微流控生物传感器，用于可见光波段下的无标记光学检测。传统微环谐振器需要亚微米间隙以实现倏逝耦合，制造困难；该器件采用无间隙光耦合结构，使输入波导与谐振器直接耦合，可在SU8光刻胶中通过单次光刻加工完成，显著降低微纳加工容差要求。作者首先用蔗糖溶液改变局部折射率，验证了器件对化学浓度...
本文提出一种基于纳米结构氧化多孔硅（PSiO2）的光学无标记细菌检测生物传感平台，以大肠杆菌K12为模型体系。该传感器无需细胞裂解等样品前处理，即可通过表面特异性抗体直接捕获目标细菌。PSiO2纳米结构作为光学换能元件，其反射谱呈现薄膜干涉特有的Fabry–Perot条纹，可在数分钟内实时观察细菌附着。多孔表面经共价偶联特异性单克隆...
为满足生物、医学或化学物质的快速现场分析需求，低成本生物传感器具有重要意义。本文提出一种基于表面功能化光子晶体板的无标记光学生物传感器平台：将待测物施加到光子晶体表面，并在两个交叉偏振片之间进行透射测量。这种暗场测量方式可有效抑制背景光，因为只有与功能化表面相互作用的光子晶体导模共振会发生显著偏振旋转，从而被交叉偏振系统选择性透过。...
表面等离子共振（SPR）生物传感器是一种无标记光学亲和传感技术，通过光学读取器激发金属薄膜表面的表面等离子体，其倏逝场对金属表面附近介质折射率变化敏感。当样品中的分析物与固定在传感器表面的生物识别元件（抗体、抗体片段、寡核苷酸、分子印迹聚合物等）特异性结合时，界面折射率改变，导致 SPR 共振角、共振波长或反射光强度发生变化，从而实...