生物光子晶體的關鍵在其周期性納米結構，如同精密的光學柵欄，能產生光子帶隙——特定波長的光無法在其中傳播，只能被強烈反射。當環境變化（如目標分子結合），晶體的結構或折射率發生微擾：

1.結構變化：目標分子（如細胞表面抗原）結合到光子晶體表面修飾的探針分子上，可能導致晶體膨脹或收縮，改變其周期。

2.折射率變化：結合事件本身改變了晶體表面局部環境的折射率。

檢測原理：波長位移=信號

上述微擾會顯著改變光子帶隙的位置，導致反射光峰值波長發生位移（如從藍光變為綠光）。這種位移極其靈敏，可被光譜儀精確捕捉。

為何能實現細胞級檢測？

*高靈敏度：光子帶隙對納米尺度變化極其敏感，可探測單個分子結合引發的微小折射率或結構改變。

*免標記：無需熒光或放射性標記，利用自身光學特性直接檢測，減少干擾。

*實時監測：可連續觀測反射峰位移，實時追蹤分子結合、細胞粘附等動態過程。

*功能化表面：晶體表面可修飾特定抗體/適配體，精準捕獲目標細胞或分子。

總結：生物光子晶體通過其獨特的光子帶隙效應，將微小的生物分子結合或細胞事件轉化為肉眼可見或儀器可讀的反射光顏色/波長變化，無需標記即可實現高靈敏、實時的細胞級檢測，為疾病診斷和基礎研究提供了強大工具。