项目名称: 高分辨共振光隧穿无标记生物传感器

项目编号: No.61501316

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 菅傲群

作者单位: 太原理工大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 超过85%的癌症源自于人体器官内表面上皮细胞的病变。研究高分辨率、可进行全细胞检测的生物传感器,为解决上皮异质细胞检测及早期癌症诊断难题,提供了一条有效途径。针对上述需求,本项目提出共振光隧穿效应无标记生物传感器,通过检测微流管道内介质的折射率变化,将测试范围扩大至微米量级,实现全细胞检测;同时其理论分辨率比目前的分辨极限高三至四个数量级。本课题拟从共振光隧穿效应机理研究出发,优化传感器设计参数;研制厚度精确控制且表面光滑的低折射率薄膜;以多层隧穿敏感结构为核心,搭建实验测试平台;设计细胞筛选和捕获结构;研究折射率温度交叉敏感分离技术;通过积累和分析实验结果,表征传感器性能指标;实现对人体上皮异质细胞的非接触、实时高灵敏度检测,为揭示上皮细胞的癌化过程及相关病理、药理研究奠定基础。

中文关键词: 光学生化传感器;共振光隧穿效应;折射率传感;无标记

英文摘要: More than 85% of all cancers originate in the epithelium that lines the internal surfaces of organs throughout the body. The exploring of biosensor with ultra-high sensitivity and full-cell detection ability offers an effective way to detect carcinomas and make the clinical diagnosis of precancerous changes in epithelia. To meet the need above, the project proposes the biosensor based on resonant optical tunneling effect (ROTE), which expends the testing range up to micrometer level and achieves the full-cell investigation by measuring the refractive index change of medium in the microfluidic channel. The theoretical resolution of the sensor can be three to four orders higher than current cutting-edge methods. The project will study the mechanism of ROTE as an initial step, propose the optimized structural parameters of the sensor, fabricate the low refractive index thin film with high resolution of thickness and smooth surface, build the experimental setup around the multilayer sensing structure, design the cell screening and trapping structures based on microfluidics, present the offset method for the temperature noise, and characterize the performance of the sensor by analyzing the testing results. This project is expected to carry out the non-contact and real-time component analysis of carcinoma. It will provide the solid support for the investigation of carcinogenesis and related pathological and pharmacological study.

英文关键词: Optical biosensor;Resonant optical tunneling effect;Refractive index sensing mechanism;Label-free techniques

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