固体表面上分子分析物的电离态对基础科学及纳米生物传感器设计具有重要意义。这些电离态由待测物质中分子之间以及分子与靶表面之间的相互作用诱导产生。本文利用 COMSOL Multiphysics 软件对带栅极控制的动态 PIN 二极管进行计算机模拟，研究表面电荷密度和分布对器件输出信号生成的影响。该器件具有内置势垒，能够在动态阳极偏置下...
本研究开发了一种基于液晶（LC）的单基底生物传感器，通过在二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵（DMOAP）修饰的玻璃片上旋涂液晶薄膜实现。与传统夹层液晶池相比，旋涂法简化了制备流程，并可通过调节转速精确控制膜厚，从而减少人工组装误差。对于牛血清白蛋白（BSA），4.2 μm 厚商用向列相液晶 E7 夹层池的检出限为 1...
血清中CD44蛋白水平升高与多种癌症的肿瘤负荷和转移相关，而现有临床检测方法耗时且依赖标记试剂，因此开发快速、无标记的定量检测手段具有重要意义。本研究报道了首个基于光纤球头器件的CD44蛋白光学纤维生物传感器。该传感器采用通信级单模光纤，通过CO2激光熔接机快速、稳健地制备球头结构，无需在光纤芯内刻写光栅。器件对周围介质折射率变化表...
本文提出一种在可见光波段具有可调响应的光子生物芯片，用于血细胞分选应用。传感器核心由ZnS和Ge交替多层膜构成，中间设置可注入生物样品的生物细胞腔。为提高芯片灵敏度，生物细胞腔被空气层包裹，其侧壁涂覆单层石墨烯。研究首先针对白细胞成分（WBC）和红细胞成分（RBC）提取结构参数的最优值，随后通过改变探测光入射角和偏振态考察传感器探测...
疟疾早期检测对降低死亡率至关重要。传统手动显微镜诊断耗时长且易出现误报，因此需要高速、低成本且结果准确的生物传感器。疟原虫感染红细胞后，会改变红细胞的机械、物理和生化结构，使其折射率发生变化，正常红细胞与感染红细胞之间存在折射率差异。本文利用该因素设计了一种无标记光子生物传感器，用于检测人体疟疾。所提出的光子晶体传感器尺寸为10 μ...
本研究报道了一种氧化石墨烯（GrO）修饰的双指交叉电容（DIDC）生物传感芯片，用于高选择性和快速检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）刺突蛋白S1。该DIDC生物活性表面以含Pt/Ti电极的SiO2基底为换能器，通过GrO/EDC-NHS/抗SARS-CoV-2抗体的层层界面自组装化学构建。该平台表现出良好的重现...
本文报道了一种用于捕获髓系细胞触发受体2（TREM2）的有效表面固定方案。TREM2 在脑脊液中的升高与阿尔茨海默病相关，可作为疾病早期指示物。作者基于该表面功能化策略，设计、制备并评估了一种基于等离子体干涉仪的生化传感平台，能够检测溶液中生理浓度的 TREM2。该方案采用 RCA1 清洁、APTES 氨基化、sulfo-NHS-b...
外泌体是细胞分泌到细胞外环境的纳米囊泡，富含膜蛋白、mRNA和miRNA等分子信息，被视为高质量疾病诊断生物标志物。然而，现有外泌体检测通常需要耗时的分离纯化步骤，且特异性和灵敏度仍需提高。本文报道一种单步外泌体检测技术，可在单个微型容器内约1小时内同时完成基于磁性纳米颗粒（MNP）的外泌体免疫磁提取和基于光子晶体（PC）的无标记高...
本文提出并实验验证了一种基于全金属超材料的太赫兹生物传感器。该传感器采用不锈钢材料，通过激光打孔技术制备，结构为周期性排列的空心哑铃形金属孔阵，整体为全金属设计，不使用传统介质基底，而以空气作为基底。利用有限积分法进行全波电磁仿真，得到最大折射率灵敏度为294.95 GHz/RIU，品质因数为4.03。实验以牛血清白蛋白（BSA）为...
新型冠状病毒（SARS-CoV-2/COVID-19）因强传染性在全球快速传播，传统诊断方法检测耗时长，不利于大规模筛查和早期识别感染者。本文开发了一种基于表面增强红外吸收（SEIRA）的快速、超灵敏、多功能等离激元生物传感器，用于新冠现场诊断。研究利用遗传算法（GA）智能程序自动设计并快速优化金属纳米结构，以增强传感性能。结果表明...
微小RNA在早期发育、细胞增殖、凋亡和死亡中发挥重要作用，并在多种癌症中异常表达，因此无创、定量检测 microRNA 对早期癌症诊断至关重要。本文报道了一种基于表面增强红外吸收（SEIRA）的等离激元生物传感器，用于快速、无标记、超灵敏检测 miR-155。该传感器利用超材料完美吸收体（MPA）激发 SEIRA 效应，在 micr...
世界卫生组织宣布新冠疫情为流行病后，快速诊断试剂盒的重要性再次凸显。本文报道了一种轻便、可现场部署的生物传感器，采用基于纳米孔阵列的等离子体芯片并集成无透镜成像框架，用于病毒无标记检测。该平台利用高量子效率CMOS相机，在光谱调谐至纳米孔阵列等离子体模式的LED均匀照明下，监测纳米孔阵列的衍射场图案。以H1N1猪流感病毒为例，作者成...
流感病毒在全球范围内季节性流行，快速、准确的检测对疾病防控具有重要意义。传统细胞培养和PCR方法虽然准确，但耗时长、设备复杂，不适合即时诊断。本文报道一种基于仿生修饰纳米柱的光学生物传感器，用于无标记检测甲型流感病毒。采用纳米压印光刻在硅片上制备旋涂玻璃（SOG）纳米柱阵列，柱径150 nm、高300 nm、间距450 nm。多巴胺...
本文报道了一种无标记、简便的适配体-液晶生物传感平台，用于检测HIV-1糖蛋白gp-120。将适量B40t77 RNA适配体固定于经DMOAP修饰的玻璃载玻片表面，使5CB液晶在表面呈垂直取向。当gp-120与B40t77特异性结合时，表面拓扑结构发生明显变化，破坏液晶的垂直排列，在偏振光学显微镜下表现为由暗到亮的光学转变。该平台不...
本文提出并演示了一种基于等离子体超表面的传感平台，用于检测极低浓度的脱氧核糖核酸（DNA）片段。该平台采用表面增强红外吸收（SEIRA）光谱，并通过多光谱超表面实现：将不同区域设计为“像素”，分别覆盖单一分析物从功能基团区到指纹区的中红外波段。结合适当的生物功能化，可实现对特定分子的无标记、唯一识别。实验验证中，作者在硅芯片上制备大...
超材料启发的太赫兹（THz）生物传感器旨在发展高灵敏度、无标记的生物传感策略。然而，溶剂水在太赫兹波段具有强吸收，会掩盖大多数有意义的分子信号；已报道的多数太赫兹生物传感器需要繁琐干燥样品或替换为低吸收介质，从而损害目标分子原始生物活性并影响其分布均匀性。本文提出并制备了一种基于适配体水凝胶功能化太赫兹超材料的分子特异性太赫兹生物传...
近年来，超材料启发的生物传感器因快速、低成本的太赫兹检测而受到广泛关注，但以往研究主要关注共振频率变化，而同样能提供分析物信息的幅度变化尚未被充分分析。本文通过同时观察频率与幅度两个变化维度，提出一种用于胶质瘤细胞分子分型的无标记生物传感方法。所提出的超材料生物传感器由金属切割线和开口环谐振器组成，在太赫兹频段实现偏振无关的电磁感应...
本研究开发了一种基于DNA适配体的无标记液晶生物传感器，用于灵敏检测阿莫西林（AMX）。将AMX适配体固定于经DMOAP和APTES混合自组装层修饰的玻璃片表面；DMOAP的长烷基链使液晶分子保持垂直取向，在偏振光显微镜下呈暗场。当存在AMX时，适配体与AMX特异性结合并发生构象变化，破坏液晶垂直取向，使光学图像变亮。该传感器具有较...
本研究建立了一种基于液晶（LC）-光聚合物复合物的光学与介电生物传感器，用于牛血清白蛋白（BSA）的检测与定量。当向向列相液晶 E7 中掺入 4 wt.% 可光固化预聚物 NOA65，并在 20 mW/cm² 紫外光下照射 300 s 引发光聚合后，通过液晶光学织构图像分析和介电谱测量得到的 BSA 检出限分别为 3400 pg/m...
本文探索3ω热丝概念作为具有单一传感元件的潜在生物传感平台，可根据热界面导率变化检测分析物。将单链DNA等均匀受体层固定在细铝线上，铝线同时作为固定平台、加热元件和温度传感器。用角频率ω的交流电周期性加热导线，导线两端电压的第三谐波（3ω）反映热量从导线向周围介质传递的效率。3ω电压幅值对生物功能界面层的组成和构象敏感。作者以空白铝...