光波導模式光譜(optical waveguide lightmode spectroscopy，OWLS) 技術在集成光學領域中是一個相對較新的產物。作為一項研究發生在固體與液體界面的過程的技術，它使得檢測靈敏度、獲得的信息量及系統易用性等方面發展到一個更高的水平，甚至高于一些已經有深遠影響的的技術成就，如橢圓偏光法，表面等離子體共振(SPR).

每種方法都有一定的優點：橢圓偏光法能用于透明的或不透明的基底；SPR 能夠實際上也必須與貴金屬基底一起使用。但是，在生物學應用中，OWLS 不僅有較高的固有靈敏度，而且便利性和通用性都好于其他常見非標記檢測方法.

OWLS檢測原理是通過平面波導的基本原理，OWLS 技術使用一個光柵來激發平面波導的導向模式。入射的平面偏振激光從光柵衍射，開始在波導里面通過內部的反射傳播。不斷測量入射角的變化，不需要任何標記過程就可以直接在光柵上在線監測高分子的吸附質量。這種方法對于波導表面幾百納米內的范圍是很敏感的(探測極限小于1 ng/cm2 )。此外，達到秒級的測量時間分辨率可以進行原位的、實時的吸附動力學研究，這項技術相對于SPR 傳感器的優勢在于它有兩個參數：吸附層的厚度(dA)和反射率(nA)可以通過模式方程中的兩個測量過的參數同時確定

OWLS 的檢測操作十分簡便。與其他光學檢測方法類似，它的流程主要分成以下三個步驟：

引入緩沖液沖洗表面，以計算傳感器的光學參數，如波導層的折射率、厚度、激光初始入射角等。這個過程需要一定的時間以使得這些光學參數變得穩定，在OWLS 檢測結果上表現為基線的水平化過程。分子識別(吸附)過程。引入樣品溶液，在一定的樣品流速和溫度下，進行核酸的雜交或者蛋白質的特異性吸附。通過檢測傳感器光學參數的變化進而實時監測樣品結合動力學的變化。再次以緩沖液沖洗，洗去未結合牢固的核酸或蛋白質，以穩定定量檢測的結果。

OWLS與其他光學非標記檢測法之比較

OWLS 作為新的光學非標記檢測方法，和以往的其他檢測方法比較，優勢主要體現在高靈敏度、低本底噪聲、定量計算方便、實時監測結合動力學，可以實現在線原位檢測等方面。

1.靈敏度

OWLS 的原理是計算有效折射率。所以OWLS 的靈敏度取決于該儀器對波導有效折射率變化的分辨率，

相比傳統的免疫學檢測方法，OWLS 具有高靈敏度。例如，采用包被抗原的ELISA 方法(從系統論的角度，ELISA屬于將信號二次放大的方法) 得到的檢測靈敏度為0.8ng/ml，而在OWLS 表面固定抗原的競爭性免疫抑制反應的檢測靈敏度是ELISA 的100~1000 倍。

2.噪聲

標記檢測諸方法的背景噪聲理論上不可消除，造成了信噪比的降低，從而損失了有價值的信息，甚至有時由于噪聲污染而使得對信號的分析得到錯誤的結果。而某些非標記方法也存在背景噪聲的問題，如SPR，因為其工作原理是通過激發表面等離子體的共振，就必然存在共振向中心點周圍傳播的情況，這增加了系統噪聲，造成靈敏度的降低和檢測產生偏差。OWLS的原理是不產生背景噪聲的。

3.定量理論計算

現代生物醫學檢測技術總的發展趨勢之一是，從定性檢測發展到定量檢測，從相對定量檢測發展到**定量檢測，從大致模糊的定量到精確的定量檢測。對于標記檢測技術來說，如熒光標記法，熒光強度受到激發光強度，熒光分子結合在待檢測分子上的位置，熒光分子之間的位置效應等多種因素的影響，使得其定量檢測停留在需要標準體系參照系的相對定量上，操作比較困難，工作量大。而OWLS 方法僅需要標準緩沖液的折射率作為參照系，就可以根據Feijter's 方程計算出芯片上結合物質的質量密度，無需估計參數而且計算簡單工作量小，可見OWLS 是一種新型的適合于定量檢測的方法。

4.實時檢測和原位檢測

利用OWLS 技術可以很方便地實現實時檢測和原位檢測的要求。根據OWLS 系統的性能要求，OWLS 系統每做一次掃描需要數秒時間，故其檢測的時間分辨率為秒級。新開發的Biosense2.5 軟件還利用定點檢測技術將OWLS 的時間分辨率提高到1ms，增強了OWLS 在動力學研究上的實用性。

OWLS的主要應用領域：

生物大分子的相互作用

磷脂雙分子層(細胞膜)的行為

環境及環境污染監測

生物材料的安全性測試

藥物篩選毒理學研究