内毒素是革兰氏阴性细菌细胞壁的组成成分，且在正常细胞活动期间释放，如细胞生长，分裂和死亡。它存在于自来水、空气和人体皮肤中，会污染药物和化学试剂。进入血液或脑脊液的内毒素可以通过免疫系统引起严重的炎症，导致发烧、脓毒性休克、多器官衰竭，甚至死亡。此外，内毒素是热稳定的，在正常灭菌条件下不能失活，至少250℃下处理30 min以上才能失活。由于内毒素难以完全消除和对人体健康存在高风险，因此，需要确保药品不受内毒素污染或含量低于标准值。

  光子晶体(PhCs，Photonic crystals)是由介电周期性纳米结构组成的光学器件，具有独特的光学特性。根据固有折射率和结构周期性,其具有增强、限制和控制特定波长的强度和方向的能力。由于PhCs对外周折射率变化快速响应，它已被用作光学传感器。

  图1 TiO2 PhCs与鲎试剂结合的内毒素检测[1]

  图2 TiO2 PhCs的光谱。纵坐标显示归一化反射强度[1]

  浊度法是基于鲎试剂的一种简单的内毒素检测方法，但其灵敏度低(0.01 EU/mL)。通过鲎试剂与氧化钛(TiO2)光子晶体(PhCs)的简单光学系统结合，可提高了内毒素检测的灵敏度。通过测量内毒素诱导鲎试剂的凝胶化过程中折射率的变化，从而对内毒素定量。

  图3 不同浓度内毒素的峰值波长偏移(反应时间60 min)[1]

  采用液相沉积法制备了TiO2 PhCs和基于时域有限差分法模拟计算TiO2 PhCs在630 nm具有最大吸收峰，可用于内毒素检测。对PhCs上鲎试剂的凝胶化过程进行光谱测量，峰值波长随内毒素浓度和反应时间的增加而变化。检测时间为60 min，检测限为0.0002 EU/mL，线性范围为0.001~1 EU/mL。

  References:

  [1]. Nishitsuji, R., et al., Combining TiO2 photonic crystals and reagents enhances the sensitivity of endotoxin detection. Chemical papers, 2023. 77(1): p. 611-615.