本文提出采用反应磁控溅射制备的氮化钛（TiN）薄膜作为替代金基的表面等离子共振（SPR）传感材料。通过原子力显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱表征其物理化学性质。在白光共路传感系统中，不同厚度TiN薄膜的波长调制共振峰可从573 nm调至627 nm；其中29.8 nm厚TiN薄膜对折射率变化表现出1.932×10^-7 RIU的...
本文采用自上而下纳米制造方法，从绝缘体上硅（SOI）晶圆制备硅纳米线，流程包括直写电子束光刻（EBL）、电感耦合等离子体反应离子刻蚀（ICP-RIE）和热氧化/缓冲氧化物刻蚀尺寸缩减。作者重点分析了 EBL 曝光剂量、光刻胶厚度及尺寸缩减工艺对纳米线形貌的关键影响。最终获得宽 20 nm、高 30 nm、呈三角形且长度约 400 μ...
单层石墨烯场效应传感器在液体环境中已被广泛用于检测多种分析物，通常处于平衡或稳态条件。本文报道了一种实时、无标记、直接电子监测方法，用于检测人体关键酶拓扑异构酶 I（hTop1）与电化学固定于单层石墨烯条上的底物分子（DNA 捕获探针）之间的结合动力学。通过连续监测石墨烯生物传感器的场效应特性，作者能够在无标记条件下解析 hTop1...
本文设计并研究了用于生物传感的硅氧氮化物（SiON）微环光子结构。作者设计了波导、定向耦合器和跑道型谐振器，以测量小于10−6折射率单位（RIU）的折射率变化。通过测试不同SiON折射率样品及波导尺寸，筛选出性能最佳的传感器，并在测试结构上测量了传播损耗和弯曲损耗，同时完成了谐振器性能的完整表征。利用葡萄糖水溶液测量了灵敏度和检出限...
本文报道了利用原子层沉积（ALD）在光子晶体（PC）带边激光器（BEL）表面形成超薄保形介电钝化层，并将其用于无标记生物传感。空气桥型Γ点带边激光器由InGaAsP多量子阱外延层中的蜂窝状二维光子晶体结构构成。ALD在整个器件表面沉积数纳米厚SiO2层，覆盖空气桥膜上下表面及空气孔侧壁。尽管厚度极薄，该钝化层仍能有效保护InGaAs...
本文报道了一种基于金膜上圆形孔径–同心纳米沟槽阵列的等离子体干涉生物传感器，用于无标记生物分子检测。该器件通过结构参数调谐，可有效调控表面等离子极化激元（SPP）与直接透射光之间的相位和振幅，从而获得高对比度、窄线宽、大振幅的干涉光谱。实验测得该传感器可检测低至0.4 pg mm−2的蛋白质表面覆盖，其分辨率与商用棱镜式表面等离子共...
局域表面等离子体共振（LSPR）传感在医学诊断、食品安全和环境监测中应用广泛。与商用传播型表面等离子体共振（PSPR）传感器相比，LSPR传感器结构简单、成本低，适合测量局部折射率变化，但其品质因数（FOM）通常低1–2个数量级，限制了广泛应用。本文报道一种亚微米金蘑菇阵列（GMRA），每个单元由光刻胶柱顶部的金帽和底部金膜中的孔构...
自 Gold 等人于 1990 年引入核酸适配体以来，适配体已发展为蛋白质和细胞检测生物传感器中的有力候选识别元件。适配体是短链合成 DNA 或 RNA 寡核苷酸，可自组装成独特三维结构，并以高特异性和高亲和力结合不同蛋白、细胞甚至小分子。近年来，文献中越来越多地用适配体替代传统抗体作为表面捕获生物分子，主要因其热稳定性更好、生产更...
本文提出一种用于复杂介质中无标记亲和生物传感的参考补偿新方法，称为单表面参考（SSR）。与传统方法在检测通道和参考通道使用不同生物功能表面不同，SSR将同一功能化表面划分为检测通道和参考通道：检测通道引入复杂样品，参考通道引入与过量分析物结合生物分子混合的同一复杂样品，使分析物被抑制而不能结合到表面。该方法确保只有检测通道捕获分析物...
本文报道了一种基于狭缝-沟槽金属纳米结构的等离子体干涉生物传感器，用于监测生物分子吸附引起的表面等离激元极化激元（SPP）相位变化。该方案将微型等离子体结构与高灵敏度光学干涉技术相结合，采用共线透射光路和低成本紧凑光谱仪，在 10×30 µm² 的微型传感区域内实验测得窄至 7 nm 的传感峰线宽和 1×10−5 RIU 的折射率分...
表面增强拉曼散射（SERS）已成为生物传感中有前景的光谱技术，但现有SERS生物传感器通常需耗时且复杂地修饰金属纳米颗粒，限制其应用。本文报道了一种基于未修饰金纳米颗粒（Au NPs）的无标记、均相、易操作生物传感平台，用于快速、简便、灵敏的SERS检测。该策略利用单链DNA（ssDNA）与双链DNA（dsDNA）在柠檬酸包覆Au ...
个性化医学的一个广泛认可目标，是大幅降低高并行、小流体体积、即时检测和家庭诊断的成本。近年来，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容硅光子电路进行生物传感受到广泛关注，其有望以极低的单芯片成本制造包含数千个正交传感器的芯片级集成器件。生物传感器转化的核心挑战，是在未处理生物流体中实现对目标分析物既敏感又特异的检测。尽管硅光子生物传...
本文报道一种基于相干复用的无标记多通道生物分子相互作用分析方法。该技术利用光谱域相位敏感干涉仪，将低相干光经单模光纤分束器分配到多个不同厚度的玻璃或塑料传感基底上；各基底上下界面反射光形成共路干涉，因光程差不同而具有不同光谱条纹频率，从而实现多通道相干复用。目标生物分子与功能化表面结合后引起亚波长光程差变化，表现为干涉相位随时间变化...
反射干涉光谱（RIfS）是一种无标记、时间分辨技术，适用于检测抗体–抗原相互作用。本文报道了一种用于C-反应蛋白（CRP）的连续流动生物传感器，通过有效的单克隆抗CRP抗体（anti-CRP）固定方法实现高灵敏度RIfS检测。首先用三甲基氯硅烷（TMS）处理氮化硅涂层硅芯片（SiN chip），再经紫外光照射原位生成均一硅醇；随后用...
本文报道了一种用于无标记检测短链和长链核酸序列的新型生物传感方法，尤其适用于具有预测二级结构的RNA。该方法选用8-氨基腺嘌呤修饰的平行链DNA尾夹作为亲和生物受体，使其在中性pH下与含同嘌呤-同嘧啶区的核酸靶标杂交时形成稳定三链螺旋。作者利用自制表面等离子共振（SPR）传感器实时监测金表面折射率变化，无需标记或扩增。结果显示，该方...
在无标记生物分子相互作用分析中，标准注入通常提供均匀的分析物浓度。利用泰勒分散（Taylor dispersion）的替代注入方式可在毛细管中形成连续的分析物浓度梯度，使单次注入即可记录完整的剂量响应曲线。本文使用商用表面等离子共振（SPR）生物传感器展示了该方法的增强生物物理表征能力。将动力学相互作用模型局部拟合泰勒分散曲线，除获...
本文报道一种基于聚合物纳米结构法布里–珀罗干涉仪（FPI）的无标记生物传感器。与传统FPI不同，其腔体内集成一层金包覆纳米孔结构。金包覆纳米结构层通过局域表面等离子共振效应以及显著增大的传感面积（至少比传统FPI大两个数量级）增强光学转换信号。作者以蛋白A与免疫球蛋白G（IgG）结合为模型，将蛋白A固定于纳米结构层表面，实时监测其与...
本文报道了一种基于光子晶体光纤（PCF）中长周期光栅（LPG）的光流体无标记生物传感平台。作者将LPG-PCF与光学对准的流动池耦合，使溶液连续通过PCF包层空气通道，并利用核心-包层模耦合共振波长漂移原位监测局部结合事件引起的折射率变化。在PCF空气通道内完成模型免疫分析：先通过静电作用吸附聚丙氨基盐酸盐（PAH）单分子层，再固定...
本文提出一种实验可行的双芯微结构聚合物光纤（dual-core mPOF）生物传感器设计，该器件可作为高灵敏、无标记且具有选择性的生物传感器。在mPOF的空气孔壁固定抗原传感层，使其能够选择性捕获抗体生物分子。抗体结合后形成的生物分子层厚度变化，可被检测为两芯之间耦合长度的变化。作者比较了两实心芯之间分别具有1、2和3个空气孔的mP...
本文提出一种基于金纳米粒子（AuNPs）增强椭偏仪相位信息的无标记、非破坏性高灵敏生物传感器。该传感器利用 AuNPs 的局域表面等离子共振（LSPR）效应增强反射光的椭偏参数 Ψ 和 Δ，其中相位 Δ 对周围介质折射率变化更为敏感。实验采用变角光谱椭偏仪（VASE）、BK7 棱镜和自制微流控流动池，在 400–1000 nm 光谱...