植物病毒是造成农作物减产和重大经济损失的主要病原之一，早期可靠诊断对控制病毒传播和防止作物失败至关重要。电解液-绝缘体-半导体电容器（EISCAP）是一种可用于无标记静电检测病毒颗粒固有电荷的场效应换能结构。本文建立了负载负电荷烟草花叶病毒（TMV）颗粒的 EISCAP 电容模型，将吸附在 SiO2 栅表面的 TMV 纳米管颗粒视为...
本文报道了一种基于向列液晶的高灵敏度无标记光学生物传感器，用于蛋白质检测。其传感原理是：生物分子吸附在液晶池内表面后，会扰动原本由表面活性剂诱导的液晶分子取向，使液晶双折射发生变化，该变化可通过偏振光学显微镜直观检测。尽管液晶光学传感方法已有报道，作者提出了一种新的实验制备策略，通过优化表面活性剂、蛋白沉积方式、池厚及单/双面功能化...
本研究提出一种基于双负（DNG）超材料完美吸收体的超宽带纳米生物传感器，用于通过外泌体生物标志物分析实现癌症早期检测。该传感器工作频率覆盖70 THz至3 PHz，在近红外（NIR，70–400 THz）区域表现出双负特性，即介电常数和磁导率同时为负，从而增强场限制与灵敏度。其吸收率超过99%，并在0°–90°偏振角及斜入射下保持角...
中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）是急性肾损伤（AKI）早期诊断的关键生物标志物。本研究建立了一种基于抗体的NGAL检测系统，采用生物层干涉（BLI）这一无标记光学生物传感技术，通过监测生物传感器表面生物分子结合事件产生的实时白光干涉图案实现检测。作者制备并表征了6株抗NGAL单克隆抗体，筛选出对NGAL具有高特异性的候选...
环辅助马赫-曾德尔干涉仪（RA-MZI）具有高灵敏度和快速光学响应，已用作无标记纳米光子生物传感器。然而，大多数基于RA-MZI的生物传感器需要对环表面进行化学修饰，以固定可与目标分子相互作用的生物分子。本文报道了一种新型微流控集成RA-MZI（µFRA-MZI），其微流控通道直接制作在光子环谐振器上方。µFRA-MZI可在不化学修...
本研究提出一种用于检测白细胞介素-6（IL-6）的新型光学生物传感器。IL-6是参与多种病理过程的关键细胞因子。传感平台由多孔硅（PSi）纳米结构基底构成，并在其表面修饰约5 nm厚的分子印迹聚合物（MIP），从而赋予对IL-6的高选择性与高灵敏度。制备过程包括对硅片进行电化学刻蚀以形成多孔结构，随后通过电沉积构建MIP层，使其能够...
现有成像技术难以在空间和时间上同时分辨细胞内与细胞外动态。本研究提出一种多模态成像系统，将纳米等离子体传感与多通道荧光成像相结合，在单细胞水平同步分析胞内与胞外过程。系统采用高灵敏度金纳米孔阵列生物传感器，通过无标记、实时方式监测细胞外分泌；同时利用与纳米等离子体兼容的多通道荧光显微镜，可视化相互关联的胞内活动。结合深度学习辅助图像...
本文构建并实验验证了一种基于单模光纤–无核光纤–单模光纤（SMF-NCF-SMF）结构的掺铒光纤环形激光器，用于无标记DNA杂交检测。SMF-NCF-SMF结构既作为传感元件，又作为滤波器选择激光波长。该光纤环形激光传感器具有较高光信噪比（SNR >50 dB）和较窄半峰全宽（FWHM <0.05 nm）。在折射率1.3406–1....
多孔硅（PSi）薄膜在硅基底上的生物传感应用已被广泛研究，尤其适用于多种分析物的无标记光学检测。然而，封闭纳米孔中的质量传输限制使这类传感器难以实现快速响应和低检测限。本文提出一种提高PSi中分子传输效率的策略：将开放端PSi自由膜置于纸基底上，构建流式传感器体系。纸基底不仅提供结构支撑，还通过毛细作用使溶液无需外部泵和微流控通道即...
高灵敏度与高品质因子是实现优异光子生物传感性能的关键，但强光场局域与高生物分子相互作用往往难以同时满足。本文报道一种将纳米光子超表面嵌入垂直微腔的全介质“超腔”（metacavity）生物传感器，使分析物溶液直接作为腔介质，以最大化光-分析物相互作用。通过仿真优化，该结构兼具高结构鲁棒性、高 Q 因子与高灵敏度。结合阳极氧化铝模板技...
分析检测方法在科研中用于识别和定量特定分析物。本研究比较两种用于测定蛋白质分子质量（MM，又称分子量MW）的方法：电泳凝胶与干涉光学检测方法（IODM）。作者选取多种不同MM的蛋白，利用电泳凝胶通过预期条带验证基质金属肽酶9抗体（anti-MMP9）、S100钙结合蛋白A6抗体（anti-S100A6）和胱抑素S4抗体（anti-C...
生物传感器用于生物分子的特异性与高灵敏检测。传统方法通常将待测分子固定于捕获分子上，并依赖额外标记实现光学读出，这会增加应用相关的处理步骤；而许多无标记相互作用检测在检测性能上存在妥协。本文提出一种新型成像衍射生物传感器，由衍射生物传感器芯片和配套光学读取装置组成。该系统可在单张综合图像中捕获完整检测过程，以无标记方式检测多种分子。...
本研究提出一种无标记单细胞分类方法，用于在单细胞水平快速识别和区分不同细胞类型或亚型。现有活细胞筛选常依赖生物分子标记或侵入性操作，可能影响细胞功能或造成损伤。作者将相差显微镜的高空间分辨率与共振波导光栅（RWG）生物传感器的粘附动力学记录能力相结合，建立高精度单细胞分割与分类工作流。该方法利用RWG传感器记录细胞粘附引起的界面折射...
癌症仍是全球主要死因，亟需先进诊断与治疗策略。程序性死亡配体1（PD-L1）是免疫检查点蛋白，与癌症进展、免疫治疗疗效和患者预后密切相关。现有酶联免疫吸附试验（ELISA）等方法存在成本高、耗时长、操作复杂等局限。本研究开发了一种基于微悬臂梁的生物传感器，用于检测可溶性PD-L1（sPD-L1）。该传感器以抗PD-L1抗体作为识别层...
本文提出并演示了一种用于检测SARS-CoV-2核衣壳蛋白的高灵敏度硅微环（Si MRR）光学生物传感器。该传感器在SOI基底上采用CMOS兼容工艺制备Si MRR波导，并在波导表面通过Si标记蛋白定向固定IgG抗体。目标蛋白与抗体特异性结合后吸附于波导传感窗表面，引起波导有效折射率变化，进而导致MRR共振波长发生偏移；通过监测透射...
心血管疾病仍是全球死亡的主要原因，亟需先进技术研究心肌收缩功能并开发有效治疗手段。本文提出一种新型光学干涉生物传感器，用于在体外高灵敏度、无标记地记录人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CMs）的收缩活动。该器件由光学腔构成，通过捕捉心肌细胞收缩引起的薄柔性膜位移所产生的干涉图案变化，实现细胞搏动的实时监测。作者首先证明该传感...
本研究提出一种微型化光纤法布里–珀罗（FP）干涉生物传感器，专门面向低成本、快速且定量的DNA序列检测。该传感器利用法布里–珀罗微腔内产生的干涉条纹，对DNA杂交事件进行实时、精确监测。作者通过荧光标记验证了传感器的生物功能化效果，并利用1 mM单链DNA（ssDNA）溶液进行了多轮杂交与再生循环，充分验证其性能。结果表明，该传感器...
本文报道了一种基于微环谐振器（MRR）阵列的无标记光学传感系统，用于人血清白蛋白（HSA）检测。传感环表面经APTES硅烷化、EDC/NHS交联和PAMAM修饰后固定抗HSA抗体，使HSA特异性结合于微环倏逝场区域。当HSA结合时，局部折射率改变导致微环有效折射率变化，谐振波长发生漂移；系统通过波长询问实时监测相对漂移实现定量检测。...
光子晶体（PC）是无标记传感、药物筛选、诊断和配体-受体相互作用分析中的有前途工具。PC表面模式成像已成为检测传感器表面多重结合事件的新方法。通过表面修饰和识别单元功能化，可实现癌症生物标志物、抗体和寡核苷酸的高灵敏检测。RAD51蛋白通过同源重组途径在DNA修复中起核心作用，对基因组稳定性至关重要，其过表达常与侵袭性癌症相关，因此...
生物标志物检测对疾病进展监测日益重要。唾液作为诊断样本具有安全、低成本和无创优势，其白细胞介素-8（IL-8）水平变化与阻塞性肺疾病、鳞状细胞癌、口腔癌和乳腺癌等疾病相关。传统蛋白检测方法如酶联免疫吸附试验（ELISA）、质谱和Western blot通常昂贵、复杂且耗时。本研究开发了一种基于光纤球谐振器的生物传感器，以无标记方式检...