基于磁分离的硅光环形谐振腔型免疫传感器

为了保障人民健康，做好预防和医疗诊治工作，迫切需要快速、准确的生化分析和生化检测设备，其中高灵敏度、高精确度的生化传感器是该设备的核心。微流控免疫分析技术以其高选择性、微量、快速、体积小、集成度高的优点，成为了医疗分析检测的发展方向之一。本项目基于微流控技术，将高灵敏度、高集成度的光波导谐振腔传感技术与磁分离技术结合起来，在国际上首次提出将免疫磁珠局域在硅光波导谐振腔表面的方法，利用倏逝场对生物物质进行分析检测。首先，分析适宜与微流控技术结合的硅光波导谐振腔结构；其次，研究将免疫纳米磁珠局域在硅光波导表面的方法；最后，研究高分辨率的谐振光谱测量方法。本项目将高灵敏度的硅光波导传感芯片与特异性修饰操作分离，无需对硅材料做复杂的改性处理，提升了芯片的贮存时间，并可在一个芯片上实现多通道测量。撤去磁场，还有望实现传感芯片的再生，减小废品处理的压力，减少环境污染。

本项目提出了基于光波导环形谐振腔利用免疫磁珠进行传感的一种方法，并针对谐振腔输出光谱、纳米磁珠局域方法和测量实验装置等三个研究内容进行了深入的分析和探索。分析计算了此传感器的SOI光波导的光场渗透情况，即在不同结构参数下周围折射率变化对有效折射率的影响。针对输出光谱，提出了一种新的光波导环形谐振腔结构，即眼形环形谐振腔，可在输出光谱中引入Fano谐振曲线。实验验证了利用微环谐振腔作为双光束干涉器引入Fano谐振曲线的结构，此结构通过偏置电极的调节，可实现自由谱范围内高消光比的Fano谐振曲线。探索了利用PDMS制作反应池的工艺，研究了利用磁场对纳米磁珠进行局域和操控的方法，提出了利用免疫微球增强灵敏度的传感方式。搭建了测试平台，并对测量装置和方法，及其相关部件进行了探索研究。发表文章5篇，其中2篇为SCI收录，申请发明专利2项。