Enzyme-containing-hydrogel/TiO
无标记光学生物传感是医学诊断和生物医学研究中的关键技术。基于光子晶体（PhC）的生物传感器可利用反射或透射光谱的峰波长/强度变化，实现生物分子的快速、简单、无标记检测，且装置紧凑。然而，自上而下制备高重现性光子晶体成本较高，且其折射率（RI）灵敏度不足以检测葡萄糖等小分子引起的 RI 变化。本文提出一种高重现性的含酶水凝胶/TiO2...
Liver-on-a-Chip Integrated with Label-Free Optical Biosensors for Rapid and Continuous Monitoring of Drug-Induced Toxicity.
传统二维静态培养和动物实验在药物毒性评价中难以满足临床转化需求。器官芯片平台虽可提供类组织功能模型，但多数研究仅依赖单终点检测，无法实时或近实时反映细胞状态。本文报道一种将三维肝芯片与无标记光子晶体-全内反射（PC-TIR）生物传感器集成的通用技术，用于快速、连续监测细胞分泌状态。该三维肝芯片以胶原水凝胶包埋HepG2细胞，并在模拟...
Enhancing the performance of porous silicon biosensors: the interplay of nanostructure design and microfluidic integration.
本文报道了一种基于多孔硅（PSi）Fabry–Pérot薄膜的光学适配体传感器，用于检测胃肠道炎症疾病中升高的蛋白生物标志物乳铁蛋白（LF）。针对PSi生物传感器因复杂质量传递和反应动力学导致灵敏度不足的问题，作者采取两种策略：一是优化多孔纳米结构，包括层厚、孔径和捕获探针密度；二是将传感器集成到3D打印微流控系统中，并嵌入交错人字...
A rotationally focused flow (RFF) microfluidic biosensor by density difference for early-stage detectable diagnosis.
无标记光学生物传感器因无需标记、可实时定量、成本低，在新冠等传染病即时检测中备受关注，但低浓度蛋白生物标志物的早期诊断仍受限于检测灵敏度。本文提出一种基于密度差的旋转聚焦流（RFF）微流控方法，通过在T形微通道中同时注入目标液和较低密度的乙醇，使目标液在微通道内发生自旋转并被压缩至靠近传感器表面，从而减小边界层厚度、提高蛋白分子与表...
Label-free optical antibody testing kit based on a self-assembled whispering-gallery-mode microsphere.
血液中抗体的出现是判断感染的关键信号，快速、准确地检测抗体对疾病诊断尤其疫情监测具有重要意义。为此，作者设计并制备了一种高灵敏度的回音壁模式（WGM）无标记光学检测试剂盒，用于检测特异性免疫球蛋白抗体。该试剂盒的核心组件是修饰有SARS-CoV-2核衣壳蛋白（N蛋白）的二氧化硅自组装微球。当N蛋白特异性抗体免疫球蛋白G（N-IgG）...
Label-Free MicroRNA Optical Biosensors.
微小RNA（miRNA）在基因表达调控中起关键作用，并与几乎所有疾病相关。miRNA在多种标本中保存良好，相比传统蛋白生物标志物更适合作为生物传感应用中的理想标志物。传统miRNA生物传感器通常需要荧光标记，过程复杂、耗时、费力、昂贵且灵敏度低。由于miRNA体积小、丰度低、序列相似度高，其检测仍是重大挑战。无标记生物传感器可简化检...
Whole-cell detection of live lactobacillus acidophilus on aptamer-decorated porous silicon biosensors.
本文报道了一种基于适配体的光学多孔硅（PSi）生物传感器，用于直接捕获嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）。适配体是单链寡核苷酸，可高亲和、高特异性结合目标分子，适合作为生物传感识别元件。研究采用特异性识别嗜酸乳杆菌的适配体 Hemag1P，将细菌直接捕获到氧化多孔硅（PSiO2）法布里-珀罗薄膜表面。通...
Label-free optical detection of C-reactive protein by nanoimprint lithography-based 2D-photonic crystal film.
为满足医学诊断对高灵敏、低成本生物传感器的需求，本研究聚焦光子晶体的特定光学特性，开发了一种无标记光学生物传感器，用于检测人血清中的C反应蛋白（CRP）。作者采用热压纳米压印（NIL）在100 μm厚环烯烃聚合物（COP）薄膜上制备二维光子晶体（2D-PhC）纳米孔阵列，孔径和间距均为230 nm，孔深200 nm。为降低血清中杂蛋...
Developing an Efficient and General Strategy for Immobilization of Small Molecules onto Microarrays Using Isocyanate Chemistry.
小分子微阵列（SMM）是药物发现中从大量小分子化合物中鉴定先导化合物的有效平台，而分子化合物的高效固定化是该平台成功的前提。本文在异氰酸酯功能化表面上，系统研究了小分子固定化效率对其化学残基、异氰酸酯功能化表面末端残基、间隔分子长度以及打印后处理条件的依赖关系，并确定了一组优化条件。该条件可显著提高小分子固定化效率，尤其适用于已知与...
Label-free optical detection of biomolecular translocation through nanopore arrays.
近年来，纳米孔因能以无标记方式在亚飞摩尔水平检测生物分子，成为极具前景的单分子传感器。开发高通量纳米孔生物传感器需要对多个纳米孔进行并行测量，但电学检测要求每个纳米孔电路相互独立，需要复杂微流控和嵌入式电极。本文提出一种光学方法，可同时测量固态纳米孔阵列中各孔的离子电流，且无需额外加工步骤。原理实验表明，利用该阵列可同时光学检测并表...
Dynamic mass redistribution analysis of endogenous β-adrenergic receptor signaling in neonatal rat cardiac fibroblasts.
无标记系统可通过受体刺激后的细胞反应无偏评估，为解析受体信号提供敏感方法。β肾上腺素能受体（βAR）是正常与病理心脏功能的重要调节者，除心肌细胞外也表达于心脏成纤维细胞，但后者信号研究较少。本研究采用无标记全细胞动态质量重分布（DMR）检测原代新生大鼠心脏成纤维细胞（NRCF）中内源性βAR的刺激反应。使用 Corning EPIC...
Nanostructured optical photonic crystal biosensor for HIV viral load measurement.
本文报道了一种基于纳米结构光子晶体（PC）的无标记光学生物传感器，用于从生物相关样品中捕获并定量完整的人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）。该传感器由复制模压聚合物亚波长光栅和高折射率二氧化钛（TiO2）薄膜构成，在宽带光正入射下产生窄带共振反射。当生物分子或病毒吸附于传感表面时，界面介电环境改变，使反射峰波长值（PWV）发生移动；系...
Photolithographic strategy for patterning preformed, chemically modified, porous silicon photonic crystal using click chemistry.
多孔硅（PSi）是无标记生物传感的理想平台，发展多孔硅图案化技术可为高并行 PSi 生物芯片检测多种分析物开辟途径。PSi 光子结构的光学响应由孔内反应或事件引起有效体折射率变化决定，因此需要在 PSi 孔内精确引入化学功能基团以保证器件选择性。本文报道了一种在预制成多孔硅光子晶体中形成离散化学功能图案的制备策略。与以往 PSi 图...
Selective virus detection in complex sample matrices with photonic crystal optical cavities.
快速、灵敏且选择性检测病毒对医学诊断、生物安全和环境安全至关重要。本文报道了点缺陷耦合W1光子晶体（PhC）波导生物传感器在无标记光学病毒检测中的应用。该传感器基于绝缘体上硅（SOI）衬底，采用电子束光刻和反应离子刻蚀制备，通过目标生物材料渗入光子晶体孔内引起环境折射率变化，导致谐振模式波长红移实现光学检测。有限差分时间域（FDTD...
Performance of Eudragit coated whispering gallery mode resonator-based immunosensors.
回音壁模式谐振器（WGMR）因具有高Q因子和长光程，是无标记光学生物传感的高效平台，但表面功能化后保持高Q因子是获得良好传感性能的关键。本文报道了一种Eudragit L100涂覆微球WGMR免疫传感器。微球由标准电信光纤尖端熔融形成，平均直径约260 μm；通过Eudragit L100乙醇溶液浸涂在表面形成含羧基聚合物层，再用E...
Mass transport effects in suspended waveguide biosensors integrated in microfluidic channels.
基于集成光子器件的无标记光学生物传感器已实现对生物分析物的灵敏、选择性检测。将这些传感平台集成到微流控器件中，可减少所需样品体积，并加快样品向传感表面的递送，从而改善响应时间。传统器件通常嵌入或邻近基底，有效传感区位于微流控通道底部的慢流区，降低了样品递送效率。近期发展的悬浮波导传感器将器件抬离基底，使传感区不接触基底；该结构将传感...
Emerging use of nanostructure films containing capped gold nanoparticles in biosensors.
金纳米颗粒（GNP）的局域表面等离子共振（LSPR）特性已被用于多种光学传感构型，包括溶液相生物检测、纸基比色检测、表面限制纳米颗粒薄膜/阵列传感等。其中，金纳米结构薄膜因高稳定性、良好重现性、稳健性和成本效益而备受关注。GNP 的固有光学特性取决于尺寸与形状（如纳米球、纳米棒、纳米星）、LSPR 峰位置对局部环境的敏感性、组成（如...