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- 以有機(jī)雷射光打造拋棄式生物傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2016/3/22
諸如血糖試紙等便宜的拋棄式有機(jī)生物傳感器，有助于讓醫(yī)療測試更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(Karlsruhe Institute of Technology；KIT)的科學(xué)家整合以有機(jī)材料制造的信號(hào)放大器以及傳統(tǒng)的有機(jī)雷射光源，開發(fā)出一種極具成本效益的全新生物傳感器類型。
研究人員首度在硅基光學(xué)芯片上整合雷射光源與有機(jī)放大器，這不僅是納米電子領(lǐng)域的重大成就，同時(shí)也為具成本效益的生物傳感器創(chuàng)造更大的潛力，使其得以用于 “近患者檢驗(yàn)”(near-patient testing；NPT)，就像目前無需先行消毒殺菌就能直接使用的拋棄式血糖試紙。
“這是有史以來第一次在硅光子芯片上實(shí)現(xiàn)有機(jī)雷射，”KIT光子與量子研究所研究員Christian Koos表示，“雷射最明顯的優(yōu)勢在于能夠以低成本進(jìn)行大量制造，長遠(yuǎn)來看，雷射的成本可望降低至幾歐分�！�
在建置有機(jī)微芯片過程中的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)是必須以低成本在一個(gè)通用基板上整合多種不同的組成。因?yàn)橹圃旃杌墓鈱W(xué)組件可能需要好幾年的時(shí)間。這些所謂的硅光子 利用先進(jìn)微電子制造工藝，因而能夠以低成本大量制造出復(fù)雜的光子組件。這種次微米組件極其適于建置精巧的生物傳感器。然而，時(shí)至今日，仍無法在這些芯片上 建置光源，因?yàn)楣璨⒉皇且环N良好的光發(fā)射器，它的效率差，而且所產(chǎn)生的熱還更甚于光。
因此，KIT研究人員開發(fā)出一種全新的紅外線雷射光源——結(jié)合硅基納米級(jí)波導(dǎo)以及添加有機(jī)顏料的聚合物。透過脈沖光源途徑，這種“有機(jī)”雷射光源的操作能量由其上饋入。以此方式創(chuàng)造的雷射光被直接耦合于硅納米級(jí)波導(dǎo)。研究人員因而能夠以1,310nm波長以及大于1W的峰值性能，在該芯片上產(chǎn)生脈沖雷達(dá)。藉由施加不同的染料與電射諧振器，從而能夠在整個(gè)廣泛的頻譜范圍產(chǎn)生各種不同波長的激光束。
這種組件可以實(shí)現(xiàn)具有多種整合式雷射光源的生物傳感器，并為特定應(yīng)用案例調(diào)諧所需的波長。通常，這種芯片包含能夠在醫(yī)療測試中確定有關(guān)物質(zhì)的傳感器。為了避免污染，其優(yōu)點(diǎn)在于能以盡可能 最低的成本制造這些組件以及僅使用一次，使其十分適于重點(diǎn)照護(hù)(POC)檢測與診斷等應(yīng)用。
有關(guān)這項(xiàng)研究成果的報(bào)導(dǎo)已經(jīng)發(fā)布于《自然通訊》(Nature Communications)期刊中。
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