The parallel detection of various biochemical substances can greatly improve the accuracy and efficiency, so it is an active research topic in the fields of food security, environmental monitoring and biological medicine. However, the contradiction between parallel detection of various substances with miniaturization of integrated devices hinders the development of biochemical sensing technology. Microstructure fiber with abundant air-hole array can guide the high Quality WGMs that travel in the radial circumference direction of the fiber. It can also satisfy parallel loading of various substances and high integration of detection channel, which is an ideal platform to realize multiple parallel detection of biochemical substances. Therefore, our project intends to use the microstructure fiber as parallel sensing channels, and utilize the sensing mechanism of the interaction between the local whispering gallery modes excited in the fiber resonator and substances. The detailed research contents of our project include: 1. The generation and regulation technology of local whispering gallery modes based on multi-channel microstructure fiber; 2. The functional and biochemical immobilization techniques in the inner hollow air-hole of multi-channel microstructure fiber; 3. To construct local whispering-gallery-mode sensing platform based on multi-channel microstructure fiber and achieve parallel detection of various biochemical substances. This project will not only explain deeply the interaction physical connotation between local whispering gallery mode and various parallel biochemical reaction, but also further promote the development of integrated photonic devices, especially for the important development of photochemistry and photobiology.
多种生化物质成分的并行检测可提高检测效率和准确度,因而一直是食品安全、环境监测、生物医疗等领域的研究热点,然而,多样性和集成器件小型化的矛盾阻碍了生化传感技术的发展。微结构光纤因具有丰富的空气孔排布并沿径向支持回音壁模式震荡,可兼顾多种物质的并行加载和检测通道的高集成度,是实现生化物质多样并行检测的理想平台。因此,本项目拟研究以微结构光纤作为并行传感通道,激发并利用其内部局域回音壁模式与物质作用的传感机理。具体研究内容包括:1. 研究多通道微结构光纤局域回音壁模式的激发与调控方法;2. 研究多通道微结构光纤中空气孔内壁表面功能化及生化分子固定化技术;3. 研究多通道微结构光纤局域回音壁模式传感平台的多样生化物质并行检测。本项目的开展,不仅能深入阐释局域回音壁模式与多个生化反应并行相互作用的物理内涵,也将进一步推动集成光子器件的发展,尤其为光化学和光生物学等诸多交叉学科的发展做出贡献。
生物分子的含量、成分的识别和准确检测在生物医学、环境保护、食品安全等领域具有重要的研究意义和应用价值。本项目开展了基于多通道微结构光纤局域回音壁模式的生化传感器件研究,通过设计高灵敏度、小型化的功能微结构光纤生化传感单元,为光化学和光生物学等诸多交叉学科的发展开辟了新空间。本项目在回音壁模式激发互耦合、微结构光纤生化传感单元设计、光纤表面功能化处理、生物分子固定及特异性识别检测方面开展了一系列创新性的研究工作,开发了基于微结构光纤回音壁谐振腔、微管回音壁谐振腔、异构光纤微腔、微管型光纤微流腔、双通道微结构光纤纤内微流控单元、光纤耦合器等生化传感单元并实现了对DNA分子杂交、抗原抗体分子免疫反应、蛋白质等生物分子浓度与反应过程特异性识别检测。所提出的光纤生化传感器件具有强光物质作用能力、简化的结构设计、高集成度等优势,在生物分子痕量检测及生化分析等方面具有广阔的应用前景。在三年研究期间,我们在光纤传感单元结构设计、机理分析、生化检测应用等方面发表期刊论文17篇,发表会议论文4篇,申请并公开相关国家发明专利9项。综上所述,我们完成了项目预期的目标和要求。
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数据更新时间:2023-05-31
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