近日，香港研究人員成功研制出一種基于聚合物回音壁模式微激光器的三維微打印傳感器，為開發(fā)高性能、低成本芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備開辟新途徑，有望應(yīng)用于早期疾病診斷。該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人香港理工大學(xué)的A. Ping Zhang表示：“未來這類回音壁模式微激光傳感器可集成至微流控芯片，實(shí)現(xiàn)新一代芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備對多種生物標(biāo)志物的超靈敏定量檢測，應(yīng)用于癌癥、阿爾茨海默病等疾病的早期診斷，或應(yīng)對新冠疫情等重大公共衛(wèi)生危機(jī)。”

這款新型聚合物回音壁模式微激光傳感器，更易于集成到芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中，將為早期疾病診斷提供技術(shù)支持

在《光學(xué)快報》發(fā)表的論文中，研究團(tuán)隊(duì)描述了這種新型微激光傳感器設(shè)計，解決了將該類傳感器集成至即時醫(yī)療檢測用芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的技術(shù)難題。實(shí)驗(yàn)證明，這種采用利馬孔形盤狀微腔的傳感器，可檢測血液等體液中濃度極低的人體免疫球蛋白G（IgG）。

“這項(xiàng)創(chuàng)新得益于我們自主研發(fā)的三維微打印技術(shù)，”A. Ping Zhang解釋道，“該技術(shù)不僅能快速打印特殊設(shè)計的3D回音壁模式微腔，還能對懸浮微盤進(jìn)行高精度修整。”

芯片集成微激光傳感器技術(shù)原理
光學(xué)回音壁模式微激光傳感器通過將光限制在微型腔體中工作，當(dāng)目標(biāo)分子與微腔結(jié)合時會引起激光頻率的細(xì)微變化，從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度生物檢測。實(shí)際應(yīng)用中的主要挑戰(zhàn)在于，通常需要直徑小于2μm的錐形光纖進(jìn)行光耦合，這種微型光纖不僅對準(zhǔn)困難，還易受環(huán)境干擾。

利用傳感器自身發(fā)射光替代錐形光纖傳輸是可行方案，但傳統(tǒng)回音壁模式微激光器的圓形微腔設(shè)計導(dǎo)致光收集效率低下。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新的利馬孔形懸浮微盤設(shè)計，不僅降低激光閾值，還產(chǎn)生定向光發(fā)射，顯著提升效率并增強(qiáng)芯片集成可行性。借助高分辨率、高靈活性的自有3D微打印技術(shù)，研究人員成功實(shí)現(xiàn)回音壁模式微激光生物傳感器的陣列化快速打印。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該生物傳感器具有3.87μJ/mm²的超低激光閾值和約30pm的窄線寬特性，檢測靈敏度達(dá)到每毫升阿托克級（10^-18克），在疾病早期診斷標(biāo)志物超微量檢測方面展現(xiàn)出巨大潛力。研究團(tuán)隊(duì)下一步計劃將微激光傳感器集成至微流控芯片，開發(fā)可同步快速定量檢測多種疾病標(biāo)志物的光流控生物芯片。