回音壁模式激光生物传感(2)-光谱学与光谱分析

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回音壁模式激光生物传感(2)

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图 2. 示意图光学装置 ▲插图：方框描绘了一些潜在的诱导模式，例如未标记的蛋白质检测（左图）。用于链霉亲和素 (SA)-生物素结合实验的实际光子晶体的伪彩色 SEM 显微照片（右侧的 i 和 ii）

同样，为了增强生物相容性，使用最近提出了所谓的“活纳米探针”。这个有趣的例子在锥形光纤的末端使用原位光学捕获，将其插入含有酵母、嗜酸乳杆菌和白血病细胞的培养基中（图 3）。酵母细胞在外部激光泵浦下被捕获在尖端，并随着嗜酸乳杆菌细胞沿光轴整合而继续自组装。光被引导到目标（白血病细胞），在那里检测到局部荧光和光信号。这些仿生矛状探针证明了仿生方法在单细胞传感方面的价值，它们的设备可以专注于照亮亚波长空间区域。通过在光纤尖端捕获 WGM 微激光，纳米矛方法可以与 WGM 传感相结合。

▲图3 .?显微镜图像说明由单个酵母和细菌构建的活纳米探针，以及检测单个白血病细胞的一系列实际应用

在治疗细胞内 WGM 中的最新实例已经证明，由折射率变化引起的 WGM 光谱的变化可能与活生物体中单个心脏细胞的收缩性有关。具体来说，WGM 微珠被内化，然后充当细胞内微激光器；它们的共振发射波长显示出与心肌细胞收缩相关的红移。通过跟踪最亮激光波长的光谱位置，可以计算外部折射率的线性近似值，平均 ηext 变化显示细胞收缩期间的特征增加（图 4a）。所研究细胞的三维图像显示，微珠与致密的肌原纤维网络直接接触，因此激光模式的范消逝场也相同（图4b）。由于这些蛋白质参与收缩过程，因此折射率变化的起源可以追溯到细胞收缩显着增加肌原纤维的蛋白质密度这一事实。 WGM 微珠激光器可以很容易地被不同类型的心脏细胞甚至斑马鱼内化，斑马鱼也测量了它们的心脏收缩力。此外，这些定量瞬态信号可用于评估钙通道阻滞剂（硝苯地平）的作用，从而提供对一般心肌细胞机械生物学的新见解（图 4g）。

▲图4 .通过内部WGM微珠和细胞外微珠与非吞噬性成年心肌细胞的细胞膜接触，可以通过折射率的变化实时追踪单个细胞的收缩力

WGM 微激光器在生物传感方面的进展令人印象深刻。这个快速发展的研究领域有可能解决我们今天面临的许多最紧迫的生物传感挑战。未来十年将是生物传感器（如 WGM 迷你激光雷达）的试验场，以应对众多全球健康和环境问题，包括新病毒的出现和供水中毒素的检测。我们需要 WGM 微激光等多功能传感器来最好地应对这些艰巨的挑战，即通过快速准确地检测饮用水中的病毒颗粒、与健康相关的生物标志物以及新型有害毒素。艰巨的挑战。

本文来源：Nikita Toropov 等人，回音壁模式激光生物传感综述，光：科学与应用（2021）。DOI：10.1038 /s -021-00471-3

文章来源：《光谱学与光谱分析》网址: http://www.gpxygpfxzz.cn/zonghexinwen/2021/0707/444.html