Biomedical sensor platform based on optical microresonator array

基于光学微谐振器阵列的生物医学传感器平台

基本信息

项目摘要

Within this project, an innovative microsensor platform should be established and tested, which combines in a simple way the high sensitivity of optical microresonators with the selectivity of biochemical processes, like antigene-antibody reactions. The sensor platform consists of a replaceable sensor chip and the readout unit. The sensor chip contains an array of optical microresonators with slightly different sizes. The particles are coated with a selective layer. Illuminated with laser light, some particles show optical resonances which depend strongly on the ratio between the applied wavelength and the diameter of the particle. Some particles are partly in resonance and some are off resonance. The particles radiate therefore with different brightness. This forms a characteristic light intensity pattern. Changes of the surface, e.g. due to adsorption of substances on the surface of the particle, lead to a change of the resonance properties and therefore of the light intensity pattern. The specific coating provides a selective adsorption of the analyte. This makes it possible to detect the analyte. The pattern is recorded by a CCD-camera and processed by a connected PC. The properties of the sensor are investigated exemplarily by means of the pair Streptavidin (as coating) and Biotin (as analyte). With this platform, it should be possible to detect substance quantities e.g. biotin in the range of 1 nM.
在该项目中,应建立并测试一个创新的微传感器平台,该平台以简单的方式将光学微谐振器的高灵敏度与生化过程的选择性(如抗原基因抗体反应)结合起来。传感器平台由可更换的传感器芯片和读出单元组成。传感器芯片包含一系列尺寸略有不同的光学微谐振器。这些颗粒涂有选择性层。在激光照射下,一些颗粒显示出光学共振,这在很大程度上取决于所施加的波长与颗粒直径之间的比率。有些粒子部分处于共振状态,有些则不共振。因此,粒子以不同的亮度辐射。这形成了特征光强度图案。表面的变化,例如由于颗粒表面物质的吸附,导致共振特性发生变化,从而导致光强度模式发生变化。特定的涂层可选择性吸附分析物。这使得检测分析物成为可能。该图案由 CCD 摄像机记录并由连接的 PC 进行处理。通过链霉亲和素(作为涂层)和生物素(作为分析物)对示例性地研究了传感器的特性。有了这个平台,应该可以检测物质的数量,例如生物素在 1 nM 范围内。

项目成果

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Biochemical component identification by plasmonic improved whispering gallery mode optical resonance based sensor
基于等离子体改进回音壁模式光学共振传感器的生化成分识别
  • DOI:
    10.1117/12.2051486
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    V. Saetchnikov;E.A. Tcherniavskaia;A.V. Saetchnikov;G. Schweiger;A. Ostendorf
  • 通讯作者:
    A. Ostendorf
Spherical optical microresonator array as a multi-purpose measuring device
作为多用途测量装置的球形光学微谐振器阵列
  • DOI:
    10.1117/12.2037312
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Weigel;H. Dobbelstein;C. Esen;A. Ostendorf
  • 通讯作者:
    A. Ostendorf
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