Flexible Transient Optical Waveguides and Surface-Wave Biosensors Constructed from Monocrystalline Silicon.
Flexible Transient Optical Waveguides and Surface-Wave Biosensors Constructed from Monocrystalline Silicon.
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DOI：
10.1002/adma.201801584
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发表时间：
2018-08
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Rogers JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bai W;Yang H;Ma Y;Chen H;Shin J;Liu Y;Yang Q;Kandela I;Liu Z;Kang SK;Wei C;Haney CR;Brikha A;Ge X;Feng X;Braun PV;Huang Y;Zhou W;Rogers JA
光学技术在生物学研究和临床护理中都提供了重要的能力。最近的兴趣是植入式装置，它在有限的时间内为生物组织提供亲密的光学耦合，然后经过完全的生物吸收进入良性产物，从而作为诊断和/或治疗的临时植入物。本文的研究结果建立了一个基于硅的、生物可吸收的光子平台，该平台依赖于由聚合物封装的单晶硅细丝作为柔性的、瞬态光波导，用于在生物系统中的目标位置进行精确的光传输和传感。综合研究与弯曲和展开波导相关的机械和光学特性，从晶圆尺度的材料来源建立制造和设计的一般准则。利用近红外光谱方法监测葡萄糖等生化物质和跟踪氧饱和度等生理参数，展示了生物医学中的实用模式。这些概念在生物医学诊断、治疗、深层组织成像和手术方面提供了多种功能，并为硅光子学在生物可吸收技术方面提供了广泛的机会。
Optical technologies offer important capabilities in both biological research and clinical care. Recent interest is in implantable devices that provide intimate optical coupling to biological tissues for a finite time period and then undergo full bioresorption into benign products, thereby serving as temporary implants for diagnosis and/or therapy. The results presented here establish a silicon-based, bioresorbable photonic platform that relies on thin filaments of monocrystalline silicon encapsulated by polymers as flexible, transient optical waveguides for accurate light delivery and sensing at targeted sites in biological systems. Comprehensive studies of the mechanical and optical properties associated with bending and unfurling the waveguides from wafer-scale sources of materials establish general guidelines in fabrication and design. Monitoring biochemical species such as glucose and tracking physiological parameters such as oxygen saturation using near-infrared spectroscopic methods demonstrate modes of utility in biomedicine. These concepts provide versatile capabilities in biomedical diagnosis, therapy, deep-tissue imaging and surgery, and suggest a broad range of opportunities for silicon photonics in bioresorbable technologies.
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