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、低成本芯片實驗室設備開辟新途徑，有望應用于早期疾病診斷。該團隊負責人香港理工大學的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，實現(xiàn)新一代芯片實驗室設備對多種生物標志物的超靈敏定量檢測，應用于癌癥、阿爾茨海默病等疾病的早期診斷，或應對新冠疫情等重大公共衛(wèi)生危機。”

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驗室設備中，將為早期疾病診斷提供技術(shù)支持

在《光學快報》發(fā)表的論文中，研究團隊描述了這種新型微激光傳感器設計，解決了將該類傳感器集成至即時醫(yī)療檢測用芯片實驗室系統(tǒng)的技術(shù)難題。實驗證明，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計的3D回音壁模式微腔，還能對懸浮微盤進行高精度修整。”

芯片集成微激光傳感器技術(shù)原理
光學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，當目標分子與微腔結(jié)合時會引起激光頻率的細微變化，從而實現(xiàn)高靈敏度生物檢測。實際應用中的主要挑戰(zhàn)在于，通常需要直徑小于2μm的錐形光纖進行光耦合，這種微型光纖不僅對準困難，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計導致光收集效率低下。研究團隊創(chuàng)新的利馬孔形懸浮微盤設計，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)，研究人員成功實現(xiàn)回音壁模式微激光生物傳感器的陣列化快速打印。

實驗數(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，檢測靈敏度達到每毫升阿托克級（10^-18克），在疾病早期診斷標志物超微量檢測方面展現(xiàn)出巨大潛力。研究團隊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志物的光流控生物芯片。