Graphene based hyperbolic metamaterial for tunable mid-infrared biosensing.
工作于中红外（mid-IR）波段的等离激元生物传感器适合高特异性、无标记光学生物传感，其原理是通过检测生物分子与周围介质相互作用引起的共振波长移动来识别目标。然而，金属等离激元传感器在中红外波段存在信号转换差和光学损耗高等问题，导致灵敏度较低。本文提出一种超双曲材料（HMM）生物传感器，利用石墨烯等离激元在中红外波段的强局域化和可调...
Novel SH-SAW Biosensors for Ultra-Fast Recognition of Growth Factors.
本研究报道了一种无标记、快速且可实时识别生长因子（GF）的生物传感器。生长因子参与细胞分裂、组织增殖及多种疾病过程，其快速检测具有重要医学意义。该传感器基于剪切水平表面声波（SH-SAW）免疫传感器与微流控芯片的集成，在动态流动模式下检测GF样品。作者采用两种多克隆抗体分别构建针对神经营养因子-3（NT-3）和成纤维细胞生长因子-2...
The Elaboration of Effective Coatings for Photonic Crystal Chips in Optical Biosensors.
本文提出并研究了几种用于光子晶体表面模式（PC SM）生物传感器的石英表面涂层，以实现生物分子的高效吸附及其后续无标记检测。该方法通过分析光子晶体表面光学模式传播参数的变化来揭示生物分子的沉积与吸附，并可独立记录全反射角和表面波激发角，从而实时测量分子与细胞亲和相互作用。作者系统研究了具有醛基、羧基和环氧基等不同锚定基团、适合与生物...
High-sensitivity small-molecule detection of microcystin-LR cyano-toxin using a terahertz-aptamer biosensor.
本文报道了一种基于太赫兹发射技术的适配体生物传感器，用于快速高灵敏检测小分子微囊藻毒素-LR（MC-LR）。该传感器核心为太赫兹化学显微镜（TCM）传感板，由蓝宝石衬底上的薄硅层及其表面天然二氧化硅层构成。DBCO标记的DNA适配体通过一步点击化学与硅烷化表面的叠氮基团共价连接，密度泛函理论估算表面活性位点约为3.8×10^13 c...
Publisher Correction: Label-free fiber-optic spherical tip biosensor to enable picomolar-level detection of CD44 protein.
本文是《Scientific Reports》原论文的出版更正，更正内容为图4图例误用了图5图例。原论文报道了一种无标记光纤球尖生物传感器，用于皮摩尔水平检测 CD44 蛋白。该传感器以光纤球尖作为光学换能端，表面依次使用 3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）、11-巯基十一烷酸（MUA）以及 EDC/NHS 进行化学修饰，以构建...
Porous Silicon-Based Aptasensors: Toward Cancer Protein Biomarker Detection.
前体梯度同源物2（AGR2）是多种癌症的潜在生物标志物。在胰腺癌中，癌前病变可将其分泌至胰液，因此灵敏检测AGR2对胰腺癌及其他癌症的早期诊断具有重要价值。本文报道了一种基于纳米结构多孔硅薄膜的无标记AGR2适配体传感器，并通过加速目标传质和降低系统噪声来提高灵敏度。传感器以阳极氧化多孔硅Fabry-Pérot薄膜为光学换能器，表面...
Electro-Optical Biosensor Based on Embedded Double-Monolayer of Graphene Capacitor in Polymer Technology.
本文提出一种基于聚合物技术的干涉型电光生物传感器件，其核心为嵌入双层单原子石墨烯电容的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）。在电容两端施加外部电压时，电场作用于上下石墨烯层，改变其表面电荷密度与费米能级位置，从而调节石墨烯的电光性质，使聚合物波导中的光吸收可随电压连续调控。与此同时，该电场-光场耦合增强了传感区倏逝波与石墨烯的相互作用，使干...
Computer Simulation of a Surface Charge Nanobiosensor with Internal Signal Integration.
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...
A Single-Substrate Biosensor with Spin-Coated Liquid Crystal Film for Simple, Sensitive and Label-Free Protein Detection.
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...
Label-free fiber-optic spherical tip biosensor to enable picomolar-level detection of CD44 protein.
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...
Novel Photonic Bio-Chip Sensor Based on Strained Graphene Sheets for Blood Cell Sorting.
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...
A novel computation method for detection of Malaria in RBC using Photonic biosensor.
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...
Ultrasensitive and Reusable Graphene Oxide-Modified Double-Interdigitated Capacitive (DIDC) Sensing Chip for Detecting SARS-CoV-2.
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...
Plasmonic Interferometers as TREM2 Sensors for Alzheimer's Disease.
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...
Towards nanovesicle-based disease diagnostics: a rapid single-step exosome assay within one hour through
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...
All-metal terahertz metamaterial biosensor for protein detection.
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...
Plasmonic Biosensor Augmented by a Genetic Algorithm for Ultra-Rapid, Label-Free, and Multi-Functional Detection of COVID-19.
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...
Infrared Plasmonic Biosensor with Tetrahedral DNA Nanostructure as Carriers for Label-Free and Ultrasensitive Detection of miR-155.
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...
Handheld plasmonic biosensor for virus detection in field-settings.
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...
Biomimetic Nanopillar-Based Biosensor for Label-Free Detection of Influenza A Virus.
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...