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...
本研究提出一种新型电化学生物传感器，通过激光雕刻在聚酰亚胺基底上诱导形成石墨烯。采用行星混合法合成石墨烯-聚苯胺（G-PANI）导电墨水，并涂覆于传感器工作区，以有效增强电信号。所制备的激光诱导石墨烯（LIG）传感器用于在磷酸盐缓冲液（PBS）和人体血清中检测甲胎蛋白（AFP）和17β-雌二醇（E2）。采用差分脉冲伏安法（DPV）和...
近年来，超材料与超表面因具有异常光学和电学性质而受到广泛关注。超材料是同时呈现负介电常数和负磁导率的人工周期性结构；超表面是其二维类似物，具有较小但不可忽略的厚度。凭借高光学限制和可调光学谐振，这些人工工程材料成为生物传感的可行光子平台。本文综述了基于吉赫兹、太赫兹和光学频率域的超材料与超表面生物传感最新进展，覆盖整个电磁频谱，并按...
高灵敏且高特异的生物标志物检测对癌症诊断与治疗具有重要意义。本文基于异质结构建了一种低背景噪声、高灵敏度的光电化学生物传感器。该异质结可抑制光生电子-空穴对复合，拓宽光吸收范围，从而改善半导体光电性能。以甲胎蛋白（AFP）为模型靶标，评估了所设计传感器的分析性能。ZnO/Cs3MnBr5异质膜具有均匀多孔结构和较大比表面积，可增强电...
本研究报道了一种新型高灵敏度强度型表面等离子共振成像（SPRi）生物传感器及其在分子相互作用检测中的应用。通过优化激发波长并引入波长分复用（WDM）算法，系统可根据样品初始折射率确定最优激发波长，而无需调节入射角。实验结果表明，该系统的折射率分辨率为1.77×10−6 RIU，能够对初始折射率在1.333至1.370 RIU范围内的...
生物传感器在多个研究领域具有重要作用。带耗散监测的石英晶体微天平（QCM-D）是灵敏器件，可实时观察结合事件；与适配体联用具有选择性、无标记检测多种靶标的潜力。本研究开发了一种用于 QCM-D 适配体传感器的替代表面功能化方法，通过模拟人工细胞膜为靶标结合创造接近生理的环境。采用囊泡铺展法形成由 1-棕榈酰-2-油酰-甘油-3-磷酸...
多巴胺是重要神经递质，其在生物流体中的监测对医疗和现代生物医学技术至关重要。本文报道了一种基于表面等离子共振（SPR）的新型多巴胺生物传感器。研究采用羧甲基葡聚糖（CMD）SPR芯片作为固定化表面，通过胺偶联将漆酶（laccase）作为生物亲和识别元件固定于芯片上。数据分析表明，酸性pH条件是多巴胺与固定化漆酶相互作用的最优条件。分...
免疫检查点抑制剂（ICIs）通过激活患者免疫系统清除肿瘤细胞，已成为癌症免疫治疗的重要策略，但肿瘤异质性、耐药机制及复杂体外检测限制了其广泛应用。为此，作者提出一种仿生无标记纳米等离子体生物传感器，用于快速、可靠地筛选和评估检查点抑制剂。该传感器基于低密度金纳米盘阵列，可直接在其表面形成功能化支撑脂质双分子层（SLB），作为人工细胞...
本文提出并模拟了一种采用高-k叠层栅氧的双金属异质结隧穿场效应晶体管（BM-SO-HTFET）生物传感器，其源区采用Si0.6Ge0.4材料。异质结与叠层栅氧的协同作用提高了载流子迁移率并抑制漏电流。双金属栅结构下方的纳米腔作为待测生物分子的结合位点，使生物分子对源-沟道隧穿速率产生更强调控，从而提升器件的ON电流灵敏度。该传感器基...
《生物医学光学快报》特刊“生物医学应用中的光学生物传感器进展”系统介绍了光学生物传感器在医学诊断、生物分析和个性化医疗中的最新研究。随着对高灵敏、无标记和实时检测生物分析物需求的增长，光学生物传感器已成为重要器件。本特刊收录26篇论文，涵盖光纤生物传感器、等离子体生物传感器、光子晶体生物传感器、回音壁模式生物传感器、纳米材料、光学微...
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...
本研究构建了首个用于高灵敏检测柑橘黄龙病病原亚洲韧杆菌（Candidatus Liberibacter asiaticus, CLas）的无标记电化学 DNA 探针生物传感器。基于 CLas 外膜蛋白（OMP）基因的特异性序列设计 OMP 探针，使其与互补靶序列杂交。利用循环伏安法和电化学阻抗谱监测修饰金电极表面 [Fe(CN)6]...
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...
本章系统综述了石墨烯场效应晶体管（gFET）生物传感器在生物传感中的原理、应用与进展。石墨烯具有高载流子迁移率、化学稳定性、二维表面原子特性及无需钝化层即可与电解质直接接触等优点，适合构建无标记、实时、低成本的场效应传感界面。文章介绍了从离子敏感场效应晶体管（ISFET）、生物场效应晶体管（BioFET）到gFET的演变，重点说明液...
阻抗生物传感器是研究和监测与蛋白相关生物过程的重要工具，可促进疾病诊断与治疗新方法的开发。本文综述了用于生物流体中快速蛋白检测的混合阻抗生物传感器的基本原理、分析方法和应用。该类传感器通过测量生物识别元件与目标蛋白结合后电化学阻抗的变化实现无标记检测，具有操作简便、分析快速、灵敏度和选择性较好、成本低廉，以及可集成到混合微流控系统等...
小分子通常指分子量低于1000 Da的化合物，其检测与分析在药物与抑制剂开发、毒素和生物标志物传感等领域日益重要。然而，由于小分子尺寸小、质量低，许多生物传感技术在灵敏度和选择性方面难以满足检测需求。尤其地，小分子的小尺寸限制了标记型方法的使用，因为荧光蛋白、荧光染料或量子点等标记物可能改变小分子分析物的结合行为与物理化学性质。此外...
新冠疫情凸显了快速、灵敏、可大规模部署诊断工具的需求。本文报道了一种基于石墨烯场效应晶体管（GFET）的无标记 SARS-CoV-2 病毒生物传感器，并系统研究了表面生物功能化方式对传感性能的影响。作者通过不同生化反应实现抗 SARS-CoV-2 刺突蛋白抗体的随机/非定向固定与定向/均一固定，并利用计算机模拟、物理化学与生化表征及...
过去20年，光纤器件因紧凑、无标记和高灵敏检测，在食品加工、环境监测、健康诊断、生物工程、疾病诊断和制药等生化传感领域得到广泛应用。生化传感器件需通过酶、DNA、受体等高特异性识别元件对换能表面进行有效功能化，实现选择性准确检测。在众多光纤传感技术中，光纤干涉生物传感器因生物相容性好、体积小、灵敏度高、分辨率高、检测限低、工作波长可...