本文报道了一种用于猴痘病毒（MPXV）快速即时检测的无标记光学生物传感器平台。该平台基于干涉反射成像传感器（IRIS），利用光学透明薄膜的光干涉效应，避免复杂光学共振，并通过散粒噪声限制下的信号平均提高灵敏度。作者进一步改进单颗粒IRIS（SP-IRIS），提出像素多样性IRIS（PD-IRIS），可在单张图像中构建目标纳米颗粒（完...
Toll样受体（TLR）的发现为研究固有免疫中宿主-病原体相互作用提供了关键突破口，但TLR下游通路的早期动态仍不清楚。本文报道一种无标记光学生物传感器检测方法，用于在天然、无标记环境中检测TLR激活并定义TLR通路激活动力学。该技术基于动态质量重分布（DMR），通过检测活细胞形态变化引起的光反射波长位移，实时监测细胞整体响应。该方...
结合实验室数字检测的高灵敏度与高特异性，以及即时检测（POC）技术的易用性和低成本，有望革新传染病诊断。作者开发了无标记数字检测平台，利用干涉反射成像传感器（IRIS）技术。IRIS 基于光学透明薄膜的光干涉，无需复杂光学共振，通过光干涉和散粒噪声限制下的信号平均实现极高灵敏度。最新工作改进单颗粒 IRIS（SP-IRIS），使目标...
将基因全长单链核酸固定到表面互补探针上，是生物物理研究和诊断应用中的重要但具有挑战性的过程。长链的构象动力学会降低其可及性并削弱与探针的杂交。我们利用多斑点无标记生物传感器，研究了噬菌体基因组M13mp18与表面固定的多种20-mer DNA探针的结合，发现仅少数探针表现出强结合能力，解离常数可低至10 pM。通过实验数据与M13m...
细胞类型的选择与分离是免疫治疗、再生医学和癌症研究中的关键步骤，但传统方法常需标记或侵入性操作，可能影响细胞功能。本研究提出一种基于光学生物传感器的无标记单细胞分类方法，通过监测单细胞黏附动力学信号区分正常细胞与多种癌细胞。作者利用共振波导光栅（RWG）平台建立高通量数据处理流程，构建了包含约4500个单细胞黏附测量数据的基准数据库...
本文研究无标记光学生物传感器的分析性能，重点考察生物传感器可测得的分析物诱导折射率变化，即折射率分辨率。作者建立了折射率分辨率与光学平台参数之间的解析模型，说明分辨率不仅取决于传感结构的折射率灵敏度和共振峰宽度，还受共振峰深度、光强水平、光电探测器容量及时间/空间平均等因素影响。论文指出，传统品质因数FOM（灵敏度与谱峰宽度之比）虽...
无标记生物传感器，尤其是基于等离子体或硅光子系统的光学换能器，有望成为快速、高灵敏临床诊断、现场环境监测以及食品与工业质量控制的重要替代技术。然而，多数生物传感器技术尚未转化为商业产品，其中关键瓶颈之一是缺乏标准化的传感器生物功能化方案。本综述总结了传感器表面化学修饰与生物受体固定化的常用方法，并从分析灵敏度、选择性、重现性和通用性...
微小RNA（miRNA）作为多种疾病早期诊断的循环生物标志物受到广泛关注，但现有检测与定量方法复杂且耗时。本文报道了一种基于反射幻象界面（RPI）无标记光学生物传感器的快速、多重、单管 miRNA 检测方法。该方法利用表面固定互补 DNA 探针特异性捕获 miRNA，随后依次加入靶向 DNA-RNA 杂交体的单克隆抗体 Ab1 和靶...
糖萼在细胞黏附与信号转导中具有重要但尚未明确的功能，约95%的癌细胞糖萼结构发生改变，可能影响肿瘤进展与转移。本研究利用表面敏感、无标记的共振波导光栅（RWG）生物传感器，实时记录HeLa癌细胞黏附于显示RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）基序表面的高分辨率动力学数据，并以荧光染色和细胞表面电荷测量辅助。结果显示，软骨素酶ABC（Ch...
无标记光学生物传感器是分子相互作用分析的重要工具。过去30年，折射式生物传感器尤其是表面等离子共振（SPR）已成为该领域事实标准，但存在对环境与实验噪声的显著交叉敏感。本文证明，采用空间亲和锁相原理并以光学衍射进行读出的传感器可克服传统折射式生物传感器的缺点。作者将未经稳定化的衍射式生物传感器与商用Biacore 8k进行直接比较，...
肽核酸（PNA）是一种合成DNA类似物，具有对互补DNA/RNA的高结合亲和力以及优良的热稳定性和化学稳定性，可作为基因传感器中传统寡核苷酸探针的替代。本研究构建了一种由氧化石墨烯（GO）纳米片共价接枝于多孔硅（PSi）基体组成的杂化换能器，用于遗传性心脏疾病Brugada综合征（BS）的早期检测。作者设计并固相合成了一条可识别与B...
互补单链DNA杂交是一种高效且广泛应用的分子识别过程，在诊断、生物技术和纳米技术中具有重要价值。常规方法将单链DNA探针固定于表面，使其与溶液中的互补靶标结合。尽管体相溶液中DNA相互作用已有深入认识，但表面杂交的建模仍具挑战且强烈依赖体系。本文利用无标记光学生物传感器，在不同靶标浓度和探针表面密度下对表面杂交动力学进行二维分析，发...
单细胞粘附力在生物科学中至关重要，但现有方法通量极低且缺乏时间分辨率。原子力显微镜（AFM）可直接测量单个细胞与基底间的脱离力，但每天仅能测少数细胞，且无法在数小时尺度评估粘附力动力学。本研究将高空间与时间分辨率的共振波导光栅（RWG）无标记光学生物传感器与机器人流体力显微镜（FluidFM BOT）相结合，用于监测活癌细胞粘附。与...
本研究聚焦由聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）刷和硫化镉量子点（CdQDs）构成的一维等离子体光栅的制备及其无标记生物传感性能。通过表面引发原子转移自由基聚合在硅基底上制备 PGMA 刷线阵列（PBLA），并在其上共价固定生物素修饰的 CdQDs。PBLA 等离子体光栅在 441 nm 处呈现吸收峰，而固定于 PBLA 上的 CdQ...
针对小分子/生物活性分子检测中酶促反应和复杂纳米材料依赖的问题，本文利用血栓素适配体的高亲和识别能力和催化发夹组装（CHA）的无酶等温放大特性，建立了一种无标记、无酶的光学放大检测策略用于血栓素检测。为同时支持生物学探究与技术优化，作者引入热力学模型预测相互作用核酸链的最低自由能二级结构，并计算体系配分函数与复合物平衡浓度；随后对相...
无标记光学生物传感器因具有高灵敏度、可直接实时测量以及多路检测能力，成为多种分析物检测的有吸引力选择。然而，小分子通常不具有天然显色或荧光性质，且部分传感响应与分析物尺寸相关，因此面向生物、药理或环境相关低分子量化合物的无标记光学传感器开发具有挑战性。近年来，该领域在方法学、仪器、识别元件和固定化策略方面取得进展，提高了小分子检测能...
功能化纳米颗粒可进入活细胞和囊泡，在靶向药物递送和生物医学成像中具有广泛应用，但其与活细胞相互作用的实时动力学仍不清楚。本研究采用基于共振波导光栅的高通量无标记光学生物传感器，原位监测带正电碱性硫醇功能化金纳米颗粒进入贴壁癌细胞的摄取过程。通过记录细胞覆盖传感器表面暴露于纳米颗粒后的动力学曲线，并与裸传感器表面纳米颗粒吸附动力学比较...
本研究开发了一种新型无标记光学适配体传感器，用于霉菌毒素检测。作者首次将全内反射椭偏法（TIRE）与纳米结构金膜中的局域表面等离子共振（LSPR）现象相结合，在直接检测格式中利用固定于金表面的特异性适配体检测黄曲霉毒素B1（AFT B1）和M1（AFT M1）。该方法可在100 ng/mL至0.01 ng/mL的宽浓度范围内检测低分...
快速、低成本且可实时分析生物分子与细胞事件的生物传感器技术已成为新一代基于细胞的筛选技术基础。本研究探索了高通量无标记 Epic BenchTop 光学生物传感器在细胞毒性研究中的应用。Epic 技术可记录传感器表面以上 100–150 nm 层内细胞形态变化和细胞内容物动态质量重分布（DMR）所形成的整合细胞响应。本研究将该技术用...
黄病毒广泛分布，可引起具有临床意义的虫媒传染病，既造成本地传播，也作为输入性旅行相关感染出现。病毒血症的直接检测通常受限，因症状出现时往往难以检出，因此诊断主要依赖血清学，但不同黄病毒种间抗体交叉反应严重。媒介地理分布重叠、国际旅行增加以及症状相似，凸显了在即时检测（POCT）格式中开发快速、可靠多参数检测方法的必要性。为此，作者构...