生物传感器在现代诊断中至关重要，简易便携系统可实现快速现场检测。本文提出一种基于直接成像的生物传感器，无需光谱仪即可从透射图像重构光谱位移。通过在介电超表面中引入连续几何梯度，器件在不同空间位置编码不同共振波长，从而利用单幅相机图像实现准连续光谱读出。该平台在300微米面积内实现高Q因子、0.1纳米光谱步长和约30纳米光谱窗口，无需...
磁性纳米颗粒（MNPs）可通过表面功能化靶向配体获得对特定生物分子的亲和力。功能化MNP（fMNP）在多价靶标存在下发生聚集，导致磁化状态改变；其磁化信号的第三谐波相位可与多价靶标浓度相关。当fMNP悬浮于血清等蛋白丰富介质时，非靶蛋白会非特异性吸附并形成蛋白冠，可能遮蔽靶向配体并改变靶标亲和力。本文以生物素化MNP靶向链霉亲和素的...
多孔硅（PSi）薄膜在硅基底上的生物传感应用已被广泛研究，尤其适用于多种分析物的无标记光学检测。然而，封闭纳米孔中的质量传输限制使这类传感器难以实现快速响应和低检测限。本文提出一种提高PSi中分子传输效率的策略：将开放端PSi自由膜置于纸基底上，构建流式传感器体系。纸基底不仅提供结构支撑，还通过毛细作用使溶液无需外部泵和微流控通道即...
磁性纳米颗粒（MNP）可通过抗体功能化获得对目标生物标志物的亲和力。功能化 MNP（fMNP）在多价靶标存在下发生聚集，导致其磁化特性改变；靶标浓度可与 fMNP 磁化信号的第三谐波相位成正比。然而，盐浓度也可诱导 fMNP 聚集，并改变电荷稳定型 fMNP 的胶体稳定性，从而产生与靶标浓度无关的磁化变化。为此，作者构建了由生物素化...
开发了一种用于即时检测（POC）的光学腔生物传感器（OCB）。该无标记传感器采用低成本器件和简单制备工艺，在降低总体成本的同时，通过差分检测方法实现高灵敏度。为实验验证其检出限（LOD），作者以链霉亲和素和C反应蛋白（CRP）为对象开展生物传感实验。进一步优化光学腔结构以提高灵敏度并便于流体控制；利用聚合物溶胀特性微调光学腔宽度，显...
适配体生物传感器是生物传感领域的重要技术，其性能高度依赖于适配体在传感表面上的高效、可控固定。本文提出以链霉亲和素化学修饰的纳米孔阳极氧化铝（NAA）作为适配体固定平台，用于固定生物素化凝血酶结合适配体（TBA）。利用反射干涉光谱（RIfS）对TBA在NAA孔道内壁上的固定过程进行实时监测，系统表征了从氨基硅烷化、生物素偶联、链霉亲...
模体积重叠因子是决定传感器灵敏度的关键参数。过去数十年，许多方法被提出以提高光场与分析物的重叠，但受限于硅上绝缘体（SOI）平台沿垂直方向的不对称折射率分布，亚波长光栅超材料（SGM）波导传感器的灵敏度进一步提升面临挑战。本文提出并演示了基座型SGM微环谐振器，通过受控undercut蚀刻形成基座结构，降低垂直方向折射率不对称性，从...
本文报道了一种与智能手机兼容的低成本多孔硅生物传感器，其核心是将多孔硅微腔（PSiM）的结构色与光谱强度相关联。当目标分子被捕获并进入PSiM孔道时，多孔硅有效折射率发生变化，引起反射光谱位移和可见结构色变化；该变化可通过智能手机相机图像分析进行量化。系统仅需带通滤波器和3D打印盒等最少外部附件，利用手机LED闪光灯作为光源、手机相...
本研究聚焦由聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）刷和硫化镉量子点（CdQDs）构成的一维等离子体光栅的制备及其无标记生物传感性能。通过表面引发原子转移自由基聚合在硅基底上制备 PGMA 刷线阵列（PBLA），并在其上共价固定生物素修饰的 CdQDs。PBLA 等离子体光栅在 441 nm 处呈现吸收峰，而固定于 PBLA 上的 CdQ...
本文首次报道了石墨烯纳米间隙电极在电学生物传感中的应用，用于检测生物分子相互作用。作者以链霉亲和素-生物素体系作为模型系统评估传感器性能。链霉亲和素标记的金纳米颗粒（strep-AuNPs）与生物素功能化纳米间隙发生高亲和结合，使金纳米颗粒在间隙中定位并桥接两侧石墨烯电极，从而引起器件电导变化。研究通过系统改变纳米间隙宽度、金纳米颗...
将功能纳米材料与光学微/纳米光纤（OMNFs）集成可带来新的光学性质，并为多种传感应用提供通用平台。然而，作为传感器关键元件的 OMNF 本身很少被研究。本文以微/纳米光纤基局域表面等离子共振（LSPR）传感器为模型，重点研究光纤直径的优化及其对传感性能的影响。理论和实验结果均表明，通过减小光纤直径，折射率灵敏度可显著提高。随后，作...
本文报道一种低成本光学腔生物传感器，采用差分检测方法用于即时医疗诊断。为验证无标记实时传感能力，检测生物素化牛血清白蛋白（BSA）。链霉亲和素被引入光学腔结构并固定于3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰表面；用去离子水冲洗未结合链霉亲和素后，引入未标记生物素化BSA。CMOS相机实时采集穿过光学腔传感区的780 nm和850 n...
本文采用磁控溅射技术制备了基于氧化锌（ZnO）的薄膜体声波谐振器（FBAR），并将其作为生物传感器用于检测黏蛋白1（MUC1）。该FBAR的谐振频率位于约1503.3 MHz，平均机电耦合系数K2eff为2.39%，品质因数Q为224。利用亲和素—生物素特异性结合体系，链霉亲和素自组装于顶部金电极上作为敏感层，用于间接检测MUC1分...
硅光子谐振腔已广泛用于生物传感，但提高灵敏度与检出限仍是研究重点。本文提出利用亚波长光栅（SWG）工程化绝缘体上硅（SOI）波导的有效折射率与模场分布，并报道其作为生物传感器的实验性能。作者设计并采用电子束光刻制备了直径30 µm的SWG环谐振器，通过改变占空比、周期和耦合间隙优化器件。表征结果显示，器件品质因子Q约为7×10^3，...
本文报道一种可扩展的表面声波（SAW）基悬臂梁生物传感器，用于便携式生化检测。器件由分子束外延 GaAs/AlAs 压电薄膜释放成 2.5 μm 厚悬臂梁，顶部制作 50 nm Al 叉指换能器（IDT），底部镀 10 nm Au 并功能化。当分析物与表面识别层结合时，界面应力改变悬臂梁内应力分布，进而改变 SAW 传播速度，使 I...
本文设计、制备并测试了一种用于自参考生物传感的等离子体波导共振（PWR）传感器。该传感器可同时支持横磁（TM）和横电（TE）两种偏振模式：TM模式对背景溶液折射率变化具有较高灵敏度，TE模式对表面吸附层厚度变化更敏感。通过在同一传感通道上同时测量TM和TE共振角位移，并利用双模光谱线性模型，可将体相折射率变化与表面吸附层厚度变化解耦...
本文以生物素-链霉亲和素结合为模型体系，验证了介电填充硅体声波谐振器（BAR）无标记生物传感器的性能。该质量传感器为微加工硅方板，采用介电填充电容激励机制，在拉梅模下工作。生物素修饰的谐振器暴露于10−7 M链霉亲和素溶液15 min后，共振频率下降315 ppm，对应谐振器表面增加质量约3.43 ng。以牛血清白蛋白（BSA）封闭...
本文报道了一种基于介电泳（DEP）组装生物功能化银纳米线（AgNWs）并用琼脂糖水凝胶包埋的电各向异性生物传感器件。实验在高于凝胶温度的琼脂糖水溶液中完成 AgNWs 的 DEP 组装，随后冷却使琼脂糖凝胶化，将微线网络固定于含水高达99%的水凝胶中。作者系统研究了固定温度和 AC 场电压下不同直径 AgNWs 在琼脂糖凝胶中的微线...
本研究利用表面修饰的镍网评估了金属网器件（MMD）传感器的可行性。通过硫醇-烯点击反应（即 Michael 加成反应），将生物素固定在由硅和镍构成的传感器表面；在马来酰亚胺化表面上，利用 X 射线光电子能谱确认了生物素化。采用石英晶体微天平（QCM）和 MMD 传感器评价链霉亲和素与生物素化表面的结合，两种技术得到相近的结合常数。通...
本文报道一种基于电追踪辅助硅双微环谐振器的无标签生物传感器。系统由传感微环和集成电控制器的追踪微环组成。传感微环表面发生抗原-配体结合后，局部有效折射率改变，引起共振波长漂移；通过向追踪微环施加电功率，利用热光效应调节其共振波长，使两环共振对齐，从而以电功率变化间接读出传感微环的波长漂移。该设计可用低成本宽带光源替代昂贵且笨重的高分...