基于表面等离子共振（SPR）的光学生物传感器可检测折射率微小变化，是近年最受关注的传感器件之一。本研究提出一种利用银（Ag）和钛（Ti）激发表面等离子共振的衍射光栅型生物传感器。该结构具有共振波长，对周围介质折射率变化敏感。研究采用有限差分时间域（FDTD）数值模拟，结果显示在450–700 nm波长范围内出现尖锐共振峰，模式1在4...
局部表面等离子共振（LSPR）是一种通过入射光与金属薄膜局部“热点”中离域电子相互作用来检测折射率变化的光学方法。LSPR传感器具有体积小、灵敏度高、成本低且适合即时检测等优点。本研究开发基于LSPR的纳米孔阵列（NHA）传感器平台，用于实时、无标记监测探针/靶标结合事件，以支持低水平生物分子靶标的生物医学诊断。为实现液相检测，作者...
基于表面等离子共振（SPR）的折射率传感是一种高效的无标记生物分子检测技术，其性能取决于传感层的介电性质与结构。薄金属膜中的金纳米孔阵列（NHA）具有较好的折射率灵敏度，但共振线宽通常较大，限制了其在生物传感中的实际应用。将宽等离子体模式与锐利光学共振耦合可减小峰宽，但可能降低灵敏度。本文采用有限差分时间域（FDTD）模拟，研究金-...
传统监测生物材料氧化还原反应通常依赖电化学（EC）测量技术。本文提出一种表面等离子共振（SPR）方法用于监测氧化过程，以左旋多巴（L-Dopa）为靶标分析物，将纳米孔传感板嵌入电化学电极中，以增强氧化信号并激发 SPR。首先通过循环伏安（CV）测量建立 L-Dopa 的电化学响应基线；随后在 CV 电压扫描过程中，同步利用 SPR ...
微流控浓度梯度发生器是分析/生物分析系统自动校准的有效工具，但可重复使用且经数学表征的梯度发生器研究不足。本文开发了一种基于三步串联稀释的微流控器件，可产生染料和生物分子的非线性浓度梯度。该器件经数学与统计描述，适用于可重复的分析与生物分析。实验测试表明，不同染料具有相同的梯度浓度轮廓，牛血清白蛋白（BSA）在95%置信区间内具有统...
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...
本文报道了一种基于晶圆级纳米孔阵列（NWA）的高灵敏电化学生物传感器，用于检测血清骨形成标志物碱性磷酸酶（ALP）。该传感器电极面积为2×1 mm2，表面均匀分布超过一千万个直径400 nm的纳米孔。抗ALP抗体通过自组装单分子层和Protein G定向固定于NWA表面，以增强识别密度并降低非特异性结合。采用电化学阻抗谱（EIS）在...
透射表面等离子共振（TSPR）是一种异常光学透射现象，在特定波长下比经典理论预测更透明。产生该现象的三类主要等离子体结构为纳米孔阵列、衍射光栅和纳米缝阵列，其本质是金属表面等离子体激元被激发。当金属薄膜表面附近的介电环境改变时，TSPR 响应会发生偏移。自1998年在金属纳米孔阵列中发现TSPR以来，相关研究迅速增加。过去20年中，...
为使生物传感平台具备临床即时检测价值，检测灵敏度、重现性以及在人血清背景中可靠监测分析物的能力至关重要。本文采用纳米压印光刻（NIL）低成本制备了最大约1.5 mm×1.5 mm的传感区域，传感面由高保真纳米孔阵列构成，单孔面积约140 nm²。NIL的高重复性使12片独立制备芯片可采用“一芯片一测量”策略，片间差异极小。这些纳米压...
本文阐明了一种借助随机纳米尖峰增强灵敏度的光驱动生物传感器非常规工作原理。该传感器在纳米孔阵列（NHA）表面引入随机纳米尖峰（RNS），利用RNS调制的异常光学透射（EOT）以及病毒作为介电亚微米物体中产生的等离子体镜像，形成异常光诱导力（LIF），从而将病毒光学引导并捕获在纳米尖峰顶端附近的高敏感区域。当病毒被引导至尖峰顶端附近后...
HER2抗原是乳腺癌诊断和预后的重要标志物。传统ELISA依赖标记分子，可能引起假阳性/假阴性，且难以研究抗原抗体相互作用动力学。本文提出一种基于图像采集的无标记表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测HER2抗原。该器件以聚焦离子束制备的亚波长金纳米孔阵列作为换能器，利用共线透射光强监测表面等离子体共振变化。纳米孔阵列通过异常...
细菌检测对保障食品与饮水安全具有重要意义。本文提出一种基于纳米孔阵列堵塞效应的快速细菌检测策略。传感膜由电化学刻蚀单晶硅制备的多孔硅（pSi）纳米孔阵列构成，并集成于 PDMS 微流控通道中。多孔硅表面经 APTES 和戊二醛活化后固定大肠杆菌抗体，可选择性捕获样品中的大肠杆菌。捕获的细菌在孔口形成空间位阻，降低纳米孔阵列对探针分子...
人类气味结合蛋白（hOBPs）不仅能结合和转运环境中的气味分子以感知气味，还在不同器官中传递多种生物分子。利用 hOBPs 的特性，作者开发了一种基于纳米孔阵列的电化学生物传感器，用于检测醛类和脂肪酸等特定生物分子配体。通过两步阳极氧化制备孔径 20–40 nm 的高有序阳极氧化铝（AAO）纳米孔；利用 2-羧乙基膦酸将 hOBPs...
纳米制造技术对表面等离子体器件性能至关重要。本文针对异常光学传输（EOT）传感器，开发双剥离工艺，在二氧化硅基底上100 nm金膜中制备孔径150–235 nm、周期500 nm的纳米孔阵列。通过600 °C氩气气氛热退火，金膜均方根粗糙度由1.89 nm降至0.87 nm，实现亚1 nm表面粗糙度，同时孔径收缩约11%–13%。以...
本文报道了一种基于纳米加工混合金属–介质纳米孔阵列光子晶体光栅的混合等离子体光学共振光谱生物传感器。该传感器在玻璃基底上制备氮化硅超周期纳米孔光栅，并在其表面溅射不同厚度的金膜，使器件同时具有介质导模共振与表面等离子体共振特性。与传统通过零级透射测量光学共振不同，新传感方法利用低成本CCD成像器采集一阶衍射光，并通过氦氖激光校准波长...
本文提出一种制备高有序磁铁矿（Fe3O4）纳米粒子填充纳米孔阵列的新方法，用于获得可调且各向异性的磁性。作者利用旋涂纳米印刷（SNAP）技术，以前陶瓷聚合物模具为模板，成功制备出亚100 nm 的纳米孔阵列；随后采用磁拖放法，将平均直径约10 nm 的单分散球形 Fe3O4 纳米粒子填充到纳米孔中，并通过溶剂清洗去除表面游离粒子。磁...
我们此前报道纳米孔阵列（NWA）可通过控制捕获分子的结合位点增强分子结合事件的电化学检测；基于NWA生物传感器的安培分析可低浓度检测DNA、蛋白或适配体等生物大分子。本研究开发了一种基于晶圆级NWA的阻抗免疫传感器，用于电化学检测应激诱导磷酸化蛋白1（STIP-1）。为实现低成本、高通量纳米图案化，采用氪氟（KrF）步进半导体工艺在...
基于纳米孔阵列的生物传感器与微流控浓度梯度发生器集成，用于卵巢癌标志物的成像检测与定量。利用微流控阶梯扩散混合方案生成受控分析物浓度，建立校准曲线；通过图像强度与校准曲线比较，实现对未知浓度样品中分析物的定量。该生物传感器首先用于检测卵巢癌标志物抗体的固定，随后用于卵巢癌标志物重组 PAX8（r-PAX8）的定量，检出限约 5 nM...
本文报道一种将周期性纳米孔阵列集成于薄金膜并置于微流控脂质膜环境中的无标记动力学生物传感器。利用表面等离子体激元介导的异常光透射效应，脂质膜表面分子结合引起局部折射率变化，使纳米孔透射峰发生位移，从而实时监测结合过程。作者用聚焦离子束在200 nm金膜中制备直径200 nm的纳米孔阵列，并在金膜表面及孔内形成磷脂膜；荧光成像显示磷脂...