利用太赫茲微流控芯片進行溶液測量
來自大阪大學的研究人員研發(fā)出一種非線性光學晶體芯片（NLOC)，將太赫茲光波與微流控裝置結(jié)合，并充分利用了太赫茲光源與微通道內(nèi)被測物質(zhì)溶液的緊密近場性。他們的研究發(fā)表在最近一期APLPhotonics雜志上。
“采用這項技術(shù)，即便樣本少于一納升，我們也可以探測出幾飛克分子的溶液濃度”通訊作者MasayoshiTonouchi表示，“這種無需標注基團的高靈敏探測對未來低介入式臨床技術(shù)有著非常重要的前景。”
圖一采用裝配式太赫茲微流控芯片進行溶液測量的示意圖
芯片包括局部太赫茲輻射點源，單個微通道和開口諧振環(huán)陣列。自晶體背面輻射激光束激活產(chǎn)生太赫茲光波，并與微通道內(nèi)流動溶液有效互動。同時也展示了裝配式太赫茲微流控芯片的光學顯微成像。
生物傳感中太赫茲光波的應用近來倍受關(guān)注。太赫茲光波具有探測分子振動和旋轉(zhuǎn)的能力，無需標注基團就可以測量出我們所感興趣的材料物質(zhì)的內(nèi)在特性。
但是，直到今天，太赫茲波的衍射極限以及水對于它的超強吸收性仍然限制著這一項技術(shù)。微流控裝置是分析系統(tǒng)的潛在希望，因為測量所需的樣本量很小。
對于常見疾病早期、迅速的診斷可謂是這項技術(shù)在今后的重要運用前景之一。癌癥、糖尿病、流感病毒的檢測只需要很小一管體液便可以完成，極大的減少了病患的檢測過程與痛苦。此外，這項技術(shù)還能夠以非創(chuàng)傷型方式分析檢測活體細胞，這對于今后的研究有著眾多的潛在優(yōu)勢。
圖二 僅在318微微升礦泉水內(nèi)礦物濃度的共振頻率偏移圖
通過觀察純凈水共振頻率的轉(zhuǎn)化，可以探測出溶質(zhì)，精度可以高達31.8飛克分子。
大阪大學所研發(fā)的NLOC芯片可以自行生成太赫茲輻射，與微通道裝置緊密相連，大大提高了其有效性。通過比較純凈水與礦泉水現(xiàn)有離子的頻率轉(zhuǎn)化，傳感芯片可用來分析水中的礦物質(zhì)濃度。采用這項技術(shù)，其靈敏度可以達到31.8飛克分子。
“無需高能光源或太赫茲光源、近場探針或棱鏡，就可以實現(xiàn)檢測的高靈敏度，這為今后的應用提供了多重可能性。”論文的第一作者KazunoriSerita表示，“對于我們研究結(jié)果今后的潛在應用前景，我們感到非常激動，這為以后的快速檢測和緊湊型器件設計做出了貢獻。尤為重要的是，我們的發(fā)現(xiàn)勢必會加速太赫茲實驗室芯片技術(shù)的發(fā)展與未來。”
這項高度適用性技術(shù)一定會波及眾多領(lǐng)域，如分析學、生物化學、細胞生物學、臨床醫(yī)學等，并將大有作為。
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