集成紫外生物芯片研究

目前用于生物战剂侦检的方法有许多种，其中点探测方法有特种酶探测法、固定化酶法和气相色谱与离子迁移法等；用于远距离遥感的有传输型和功能型光纤探测法以及激光诱导荧光（LIF）探测法。由于LIF探测法适于现场、实时、遥感探测的特点，因此普遍采用这种方法进行生化战剂的探测。到目前为止，大多数LIF探测系统的光源都是采用脉冲的可见或红外光倍频产生紫外光。这些LIF探测系统都是价格昂贵、效率低下，体积庞大和易碎的系统。本项目研究新型LIF生物战剂探测用集成化芯片传感器，具有结构简单和灵敏度高等特点。主要研究半导体紫外发射和探测传感器的优化设计技术；高质量的紫外发光二极管的激光剥离技术；紫外集成化生物芯片传感器的制作技术。高灵敏度的紫外集成化生物芯片传感器是生物战剂探测的理想工具,能够满足未来战场和反恐工作的要求。因此,该项目具有十分重要的应用前景。

由于LIF探测法适于现场、实时、遥感探测的特点，因此世界各国普遍采用这种方法进行生物战剂（例如包括炭疽热、布鲁氏杆菌病、鼠疫、Q型流感、野兔病、天花、病毒性脑炎、病毒性出血热、肉毒杆菌、葡萄球菌肠毒素等）的探测。由于几乎所有的生物战剂都包含代谢元素例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和核黄素，这两种物质可以吸收紫外光并发出荧光（例如NADH在340nm附近有一个吸收峰，发射荧光在460nm附近； 核黄素在385nm附近有一个吸收峰，发射荧光在510nm附近），通过探测发出的荧光就可以识别和区分无机烟雾和有机生物战剂（含有NADH和核黄素），从而对生物战剂进行探测和报警。在这个技术中，选取含有NADH和核黄素的生物战剂的吸收峰附近的紫外光源照射包含生物战剂的样品，受激发的生物战剂发射其固有的荧光，这就可以探测和识别不同的生物战剂存在与否。但是到目前为止，大多数LIF探测系统的光源都是采用脉冲的可见或红外光倍频产生紫外光。 这些LIF探测系统都是价格昂贵、效率低下，体积庞大和易碎的系统，不利于实时和野外环境使用，对系统的应用造成极大的障碍。本项目研制的是一种新型的具有多波长紫外氮化物半导体发射和探测集成的快速、高灵敏度的生物战剂探测传感器系统。在该系统中，多波长紫外发光二极管、PIN探测器、紫外光滤波片集成在同一衬底上，具有减少探测误警率并具有探测和识别多种生物战剂的能力。在本项目中，已经申请国家发明专利10项，其中获得授权3项；发表学术论文29篇，其中被SCI检索4篇，EI检索14篇。