单立体电子-生物光子系统-芯片为无标签的实时分子传感
Christos Adamopoulos1, Hyeong-Seok Oh1, Sidney Buchbinder1
1Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of California at Berkeley, Berkeley, CA 94720 USA.
IEEE journal of solid-state circuits
|September 18, 2025
概括
这项研究引入了一种新的电子光子芯片系统,用于无标签的分子传感. 集成的传感器实现了高灵敏度的 point-of-care 诊断,使得无需外部设备的分子相互作用实时监测.
科学领域:
- 生物光子学 生物光子学
- 纳米技术纳米技术
- 综合光子学 综合光子学
背景情况:
- 无标签的光学传感器为诊断提供敏感的实时分子相互作用监测.
- 目前的生物光子平台需要复杂的外部设备,限制了点照顾 (PoC) 应用.
研究的目的:
- 开发一个完全集成的电子光子系统芯片 (EPSoC),用于无标签的分子传感.
- 克服可扩展PoC诊断现有平台的局限性.
主要方法:
- 微环共振器 (MRR) 与芯片内电子系统的协同集成,使用先进的半导体工艺.
- 实现双环相位传感架构以提高灵敏度.
- 芯片上的温度控制和差异传感方案,以解决MRR的限制.
主要成果:
- 证明了一个EPSoC,其中60个MRR实现了相当于单个140nm病毒粒子的检测极限.
- 与单个MRR相比,使用双环架构实现了3.7倍的灵敏度增强.
- 成功监测了生物分子和纳米粒子的实时结合事件.
结论:
- 开发的EPSoC代表了实现独立,集成的实验室芯片 (LoC) 光子传感器的重大进步.
- 这项技术可以为未来的PoC诊断设备提供高度敏感,无标签的分子检测.
- 该系统消除了对外部可调节激光器和复杂的读出设备的需求.
