大学应用物理学教授斯蒂芬·阿诺德和他在纽约大学坦顿工程学院的团队发现了一种可以导致类似星际迷航的生物传感器设备，能够标记特定病毒或抗体或蛋白质在血液中最为明显的存在。特定癌症的标志物; 或者嗅出空气中的化学战剂，但它们仍远低于毒性水平。

　　这项发现是在Arnold多年的开创性工作之后进行的，Arnold在1995年发现光纤可以激发他称之为Whispering Gallery Mode(WGM)的聚合物微珠，其长度不到人类头发直径的三分之一。进一步的发现和专利使得WGM生物传感器能够通过将它们送入微珠周围的航天器轨道来测量大量病毒，蛋白质和其他纳米粒子，这要归功于共振光引起的光子“拖拉机光束”。阿诺德和合作者随后设计了一种方法，使这些WGM生物传感器足够灵敏，甚至可以识别从RNA病毒MS2到单个分子的最小个体生物粒子，直至6 zepto-gram(6x10 -21)克)，低于所有已知癌症标志物的质量。包括Genalyte在内的许多公司都在诊断产品中使用WGM生物传感器，可在几分钟内完成数十种生物测定。

　　现在，Arnold和他的团队在纽约大学Tandon的MicroParticle PhotoPhysics BioPhotonics实验室(MP3L)中率先找到了一种方法来确定WGM微珠表面区域的电荷密度，以及陷阱纳米粒子的电荷或者病毒，通过测量当微小粒子跟随其在球体周围的摇摆过程时光频率如何波动。这一发现可以让研究人员和制造商不仅能识别纳米粒子，还能操纵它们。

　　阿诺德也是纽约大学Othmer-Jacobs化学与生物分子工程系的成员，他的研究员包括Jehovani Lopez，Eshan Treasurer，Kaitlynn Snyder和David Keng，最近在应用物理快报上发表了他们的研究成果。

　　WNM生物传感器是Arnold在伦敦圣保罗大教堂圆顶上着名的Whispering画廊命名的，它是一个小巧的智能手机，包括一个可调谐激光器，引导一个经过特殊处理的光纤灯丝，远处有一个探测器灯丝的末端测量光的强度和共振。灯丝旁边的一个微小的硅胶珠子会转移一部分光束，光束开始在珠子内产生共鸣，声音在教堂的圆顶下共振，这种现象被命名为。

　　虽然WGM生物传感器识别单个纳米颗粒的能力导致高度敏感的测量能力，但Arnold的最新发现可能使生物传感器适用于非常特定的应用，从用于检测极低浓度的疑似空气传播神经毒剂的士兵和救援人员的可穿戴传感器到提高纳米粒子药物摄取和再分配效率的方法。

　　“电荷控制着运输与细胞和其他拥有电场的物体相互作用的粒子的能力，”他说。“例如，通过确定病毒的电荷，您可以了解它是如何被转运到细胞表面的。您需要了解这种机制，以便设计一个在特定区域具有特定抗原的WGM微珠。它的表面使生物传感器可以吸引特定的病原体或其他生物分子。“

　　Arnold和MP3L团队能够通过实验基于纳米轨道现象需要静电力与已知光学拖拉机梁力之间的近似平衡的实验来提取轨​​道纳米粒子与玻璃珠表面之间的静电力。就像一个称重秤平衡弹簧的力量抵抗你的身体的重量。

　　“被测力的强度差异非常小，”Arnold说道，他解释说，将纳米粒子保持在轨道中所测得的静电力仅为0.00000000000003(3x10-14)磅。“有了这股力，纳米粒子上的电荷和微腔电荷密度都可以通过一系列实验来计算。”

　　该团队接下来计划利用这一发现开发出“光子印刷”技术，该技术能够快速创建大量任务特定的WGM生物传感器，特定分子附着在微珠的特定区域。