《微腔增強的光纖免疫感測技術與套用研究》是依託北京大學，由肖雲峰擔任負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：微腔增強的光纖免疫感測技術與套用研究
- 項目負責人：肖雲峰
- 項目類別：重點項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光纖提供了一種無需標記、結構緊湊且易於在體檢測的生物感測手段，在科學研究和臨床套用中都展現了極大潛力，但靈敏度受限於較弱的倏逝場。本項目提出利用回音壁光學微腔來增強光纖倏逝場，從而顯著提高了光纖免疫感測的靈敏度。通過微球腔與側面拋磨光纖直接耦合的結構，該感測方法既保留了光纖感測易於在體檢測的優勢，又具有超高的靈敏度。為了進一步降低噪聲，我們利用待測抗原（或者攜帶抗原的待測粒子）與抗體特異性結合時的散射效應，通過反射譜強度和特徵模式線寬的測量獲得痕量生物信息；同時，反射譜中的拉曼信號可用來進一步甄別抗原或待測粒子，提高了檢測的可靠性。套用方面，我們將使用該光纖探針檢測具有重大臨床意義的循環腫瘤細胞，達到單細胞水平；進一步結合表面等離激元局域場增強效應，實現超高靈敏度和無標記的腫瘤睪丸抗原感測，並初步探索在體檢測。一旦突破，該免疫感測技術將有望成為肺癌等重大惡性腫瘤早期篩查的一種全新光學方法。
結題摘要
光纖提供了一種無需標記、結構緊湊且易於在體檢測的生物感測手段，在科學研究和臨床套用中都展現了極大潛力，但靈敏度受限於較弱的倏逝場。本項目利用回音壁光學微腔來增強光纖倏逝場，從而顯著提高了光纖免疫感測的靈敏度，並保留了光纖感測易於在體檢測的優勢。該免疫感測技術將有望成為肺癌等重大惡性腫瘤早期篩查的一種全新光學方法。經過5年的努力，本項目完成了主要研究目標，並取得一系列創新性研究成果，發表受基金標註的研究論文42篇，其中包括國際著名期刊Science 1篇，Nature Photonics 1篇，PNAS 1篇，Physical Review Letters 4篇，Advanced Materials 3篇，Light 1篇，Physical Review系列10餘篇等。主要成果如下：(A)發展了基於微腔與微納光纖的無標記光學感測，並利用微納光纖以及密集型波導實現了納米尺度單顆粒感測。(B)建立了微納光場線性感測的理論框架，發展了模式展寬、耗散型相互作用等感測新方法。(C)實現了超低濃度生物分子的無標記檢測，並利用光學微腔和金納米顆粒的“雙增強”達到了單分子級別的回響。(D)將微腔感測檢測拓展到非線性相互作用，提出並證明了基於微腔拉曼雷射、二次諧波等非線性光學過程的微腔感測新原理。系列研究涵蓋了微腔增強光學感測的多種機制，在微納感測國際學術界產生了良好的影響力。成果被Phys.org和Materials Views等多家國際科技媒體專題圖文報導。
