本文报道基于标准硅工艺全单片集成马赫-曾德尔干涉仪（MZI）阵列用于无标记分析物检测。提出频率分辨马赫-曾德尔干涉（FR-MZI）概念，利用宽带光源中各频率的相位与强度变化，克服单波长 MZI 的相位模糊、信号衰落和长传感臂限制。器件在同一硅芯片上单片集成硅雪崩二极管 LED、氮化硅平面波导 MZI 和 pn 结光电探测器，传感臂长...
本文针对单壁碳纳米管（SWCNT）悬臂生物传感器开展三维有限元建模与仿真，研究生物颗粒检测过程中目标分子结合引起梁端质量附着和纳米颗粒添加所导致的弯曲变形。该传感器以硅衬底为接地电极，氮化硅层作为介质隔离，SWCNT作为高长径比悬臂梁，其表面可修饰金纳米颗粒并固定特异性抗体，同时用分子层抑制非特异性吸附。论文建立了静电-机械耦合分析...
快速、灵敏且可多点部署的病毒检测技术对防控未来疫情和生物恐怖威胁至关重要。本文报道了一种无标记光流体纳米等离子体生物传感器，可在几乎无需样品前处理的情况下，直接从生物介质中以临床相关浓度检测完整病毒。该平台基于等离子体纳米孔中的异常光透射效应，并利用群特异性抗体识别快速进化病毒的不同毒株。针对表面等离子极化激元穿透深度与病原体尺寸相...
本研究利用导模共振（GMR）生物传感器分析人血清中浓度低于0.1 ng/mL的心脏标志物。研究监测患者与健康对照血清中的心肌肌钙蛋白I（cTnI）、肌酸激酶同工酶MB（CK-MB）和肌红蛋白（MYO）。获得剂量响应曲线：cTnI为0.05–10 ng/mL，CK-MB为0.1–10 ng/mL，MYO为0.03–1.7 µg/mL。...
本文报道了一种快速、无标记的光学生物传感器系统，用于实时灵敏监测生物分子相互作用。SpectroSens™传感器芯片基于集成平面布拉格光栅，对局部折射率变化敏感。传感表面通过固定针对目标物的抗体实现生物分子识别。研究中，利用重组Protein A/G对选定蛋白抗体进行定向，并通过戊二醛活化的硅烷层以胺偶联方式共价固定到芯片上。以兔I...
胰腺癌死亡率高且缺乏有效化疗药物，天然产物是抗肿瘤药物发现的重要来源。本研究对孟加拉传统药用植物库中44种植物的56种粗提取物进行抗胰腺癌活性筛选。首先采用无标记光子晶体（PC）生物传感器细胞贴附法检测提取物对Panc-1胰腺腺癌细胞的细胞毒性，通过反射光峰值波长（PWV）图像量化细胞存活变化；随后对筛选出的强毒性提取物采用MTT增...
光流体环谐振器（OFRR）是一种高灵敏度无标记光学生物传感器，具有优异的光子与流体集成能力。本文首次利用甲基结合蛋白 MBD-2 作为捕获分子，在 OFRR 内表面固定后检测寡核苷酸的 DNA 甲基化状态。该应用与癌症研究和未来临床工具密切相关，因为关键基因启动子区域的甲基化模式可用于早期癌症诊断。作者定量表征了 OFRR 对人工甲...
本文报道一种基于绝缘体上硅（SOI）环形谐振器的无标记生物传感器阵列，采用单输出端口和波分复用（WDM）寻址方案。阵列由一个参考环和四个不同半径的传感环组成，各环共振波长作为地址，单探测器即可同时读取多个传感单元。参考环被SU-8包覆用于抵消温度等环境漂移，传感环开窗暴露于样品。表面经气相硅烷化后，通过非接触点样分别固定山羊IgG、...
本文报道了一种在线表面声波（SAW）生物传感器与电喷雾电离质谱（ESI-MS）联用系统（SAW-ESI-MS），用于直接检测、鉴定和定量生物传感器芯片上蛋白-配体复合物中亲和结合的配体。系统在 SAW 芯片与质谱之间引入六通阀微柱/微保护柱捕集柱（trapping column），实现洗脱配体的在线浓缩与脱盐，以适配高盐生理缓冲液条...
在2009年大流行H1N1流感暴发初期，血凝抑制（HI）和微量中和（MN）检测提供了人群交叉反应保护信息，但难以自动化、高通量且实验室间标准化困难。为此，本文报道一种无细胞、无标记的流感抗体生物传感器检测法（f-AbBA），用于流感研究和诊断。该方法利用重组血凝素（HA）与无标记生物层干涉（BLI）技术，实时测量HA与特异性抗HA抗...
本研究报道一种新型无标记、无试剂的 RNA 适配体电容生物传感器，用于监测适配体与蛋白识别事件。该传感器基于非法拉第阻抗谱（NFIS），通过施加交流频率下电极间电荷分布变化来检测结合事件，并首次将电容式生物传感方法用于适配体识别。器件采用金互指（GID）电容阵列，表面固定合成 RNA 适配体作为生物识别元件，用于检测心血管疾病风险标...
本文报道一种基于多孔硅Bloch表面波的光学生物传感器，用于无标记检测痕量蛋白酶活性。该传感器由表面功能化的多孔硅光学结构构成，支持光学Bloch表面模式，提供高灵敏共振光学模式，并使传感层开放接触目标酶。检测基于共价连接在多孔硅孔道内的明胶被蛋白酶水解，导致孔内折射率下降和共振模式蓝移。通过同时监测空间分离的共振光学模式（表面波模...
本文报道一种新型自参考光学生物（化学）传感器，能够区分环境介质体相折射率变化与传感器表面分子吸附引起的扰动，并进一步区分表面特异结合与非特异结合。该检测方案基于耦合光学微腔（光子分子）中杂化键合与反键合光学超模的谱移监测。当两个支持高Q回音壁模式的微腔靠近时，其倏逝场发生干涉，形成偶/奇宇称的键合与反键合超模；通过同时测量键合模相对...
本文提出一种基于纳米结构开口环谐振器（SRR）的无耦合器多模折射率生物传感器。所制备的 SRR 阵列呈现多个反射峰，其光谱位置对局部介电环境敏感，并可用驻波等离子体共振模型定量描述，从而为多模折射率（MMRI）传感器提供设计规则。研究进一步表明，低阶共振模因电磁场局域更强而具有更高灵敏度，但检测长度较短，通常在 500 nm 以内；...
本研究结合实验检测与流体动力学有限元模拟，直接比较了四种无标记生物传感检测配置的性能极限：将光子晶体生物传感器集成于微孔板孔底或微流控通道中，并分别比较捕获配体全表面涂覆与局部点状固定两种情形。以肿瘤坏死因子-α（TNF-α）为模型分析物，采用固定化抗TNF-α捕获抗体进行蛋白-抗体结合检测。结果表明，微流控检测格式可显著缩短达到稳...
实时测量特异性生物分子相互作用对生物研究至关重要。虽然已发展多种无标记生物分子结合监测技术，但测量极小分子结合动力学、检测低浓度分析物或低亲和力相互作用仍具挑战。本研究报道了一种高灵敏度光子晶体生物传感器，用于无标记、实时生物分子结合分析。作者以标准链霉亲和素-生物素体系表征该传感器性能，优化了链霉亲和素在二氧化硅传感表面固定化的表...
电渗流生物传感是一种新技术，本文首次报道用于实时检测的电渗流生物传感器。该无标记传感器基于单壁碳纳米管（SWNTs）—抗体复合物形成的网络，作为“生物半导体”（BSC）。BSC的电导率与抗体—抗原“连接器”在SWNT网络中促进接触的数量直接相关。BSC通过将预功能化的SWNTs—抗体复合物直接固定在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚碳...
本研究开发了一种高灵敏度、无标记的多分析物电容免疫传感器，基于金互指电极（GID）电容器阵列，用于检测一组疾病生物标志物。C-反应蛋白（CRP）、肿瘤坏死因子α（TNFα）和白细胞介素6（IL6）与炎症及未来心血管风险（CVR）事件之间存在强而一致的关系，早期检测疾病标志物面板有助于准确预测疾病风险。该传感器通过监测抗体–抗原结合引...
本文针对二氧化硅回音壁模式（WGM）微腔生物传感器中无标记生物颗粒检测的热光机制与反应机制进行理论比较。作者以激发至一阶赤道模式的微球和微环谐振器为对象，分析抗体固定于微腔表面后捕获抗原时，抗原进入倏逝场引起的共振波长/频率漂移。反应机制源于抗原极化改变局部折射率，其漂移与腔内循环功率无关；热光机制则源于抗原线性吸收产生热量并传导至...
本文报道了一种基于压电激励毫米级悬臂梁（PEMC）生物传感器检测细胞培养样品中支原体的新方法。PEMC 传感器通过共振频率变化响应表面质量变化，具有飞克级质量灵敏度，并可在液体中直接进行无标记检测。作者以常见细胞培养污染菌赖德氏无脂支原体（Acholeplasma laidlawii）为对象，分别使用商业支原体 ELISA 试剂盒阳...