利用太赫兹微流控芯片进行溶液测量 - 汶颢股份
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利用太赫兹微流控芯片进行溶液测量

来自大阪大学的研究人员研发出一种非线性光学晶体芯片(NLOC),将太赫兹光波与微流控装置结合,并充分利用了太赫兹光源与微通道内被测物质溶液的紧密近场性。他们的研究发表在最近一期APLPhotonics杂志上。

 

采用这项技术,即便样本少于一纳升,我们也可以探测出几飞克分子的溶液浓度”通讯作者MasayoshiTonouchi表示,“这种无需标注基团的高灵敏探测对未来低介入式临床技术有着非常重要的前景。

图一采用装配式太赫兹微流控芯片进行溶液测量的示意图

图一采用装配式太赫兹微流控芯片进行溶液测量的示意图

芯片包括局部太赫兹辐射点源,单个微通道和开口谐振环阵列。自晶体背面辐射激光束激活产生太赫兹光波,并与微通道内流动溶液有效互动。同时也展示了装配式太赫兹微流控芯片的光学显微成像。
生物传感中太赫兹光波的应用近来倍受关注。太赫兹光波具有探测分子振动和旋转的能力,无需标注基团就可以测量出我们所感兴趣的材料物质的内在特性。
    但是,直到今天,太赫兹波的衍射极限以及水对于它的超强吸收性仍然限制着这一项技术。微流控装置是分析系统的潜在希望,因为测量所需的样本量很小。
    对于常见疾病早期、迅速的诊断可谓是这项技术在今后的重要运用前景之一。癌症、糖尿病、流感病毒的检测只需要很小一管体液便可以完成,极大的减少了病患的检测过程与痛苦。此外,这项技术还能够以非创伤型方式分析检测活体细胞,这对于今后的研究有着众多的潜在优势。

图二 仅在318微微升矿泉水内矿物浓度的共振频率偏移图

图二 仅在318微微升矿泉水内矿物浓度的共振频率偏移图

通过观察纯净水共振频率的转化,可以探测出溶质,精度可以高达31.8飞克分子。
    大阪大学所研发的NLOC芯片可以自行生成太赫兹辐射,与微通道装置紧密相连,大大提高了其有效性。通过比较纯净水与矿泉水现有离子的频率转化,传感芯片可用来分析水中的矿物质浓度。采用这项技术,其灵敏度可以达到31.8飞克分子。


    “无需高能光源或太赫兹光源、近场探针或棱镜,就可以实现检测的高灵敏度,这为今后的应用提供了多重可能性。”论文的第一作者KazunoriSerita表示,“对于我们研究结果今后的潜在应用前景,我们感到非常激动,这为以后的快速检测和紧凑型器件设计做出了贡献。尤为重要的是,我们的发现势必会加速太赫兹实验室芯片技术的发展与未来。”
这项高度适用性技术一定会波及众多领域,如分析学、生物化学、细胞生物学、临床医学等,并将大有作为。

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