Terahertz Lab-on-a-Chip for Bio-liquid Analysis
Terahertz Lab-on-a-Chip for Bio-liquid Analysis
批准号:
EP/V001655/1
负责人:
Stephen Hanham
金额:
$40.19万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Research Grant
财政年份:
2021
资助国家:
英国
项目状态:
未结题
起止时间:
2021 至 --
中文摘要
全球对新技术的需求日益增长,这些技术能够提供快速准确的医疗诊断,并改善患者的预后。在微流体和微电子学的显著进步的帮助下,生物传感器领域已经大幅增长,以满足这一需求。这场微技术革命导致了以芯片实验室(LOC)形式的生物传感器的实现,它可以在单个芯片上对微量液体样本进行一次或多次实验室分析。这种分析可以采取许多不同的形式,如化学、声学、低频电学或光学。太赫兹频率范围(100 GHz到3 THz)是生物系统电磁分析的一个新兴领域。对于生物液体,它能够探测生物分子-溶剂体系中存在的旋转和振动模式,并且对生物分子的水合、温度、结合和构象状态高度敏感。尽管有这些显著的传感优势,但太赫兹波的波长相对较长,这限制了可以探测到的最小可探测物体或液体体积,其大小可与波长立方体相当。在这项工作中,我们建议将多个太赫兹谐振器与微流控系统相结合,以创建能够快速传感自由流动的生物液体的LOC。谐振器被设计成将测量电场集中到与细胞大小相当的体积,克服了衍射限制,并允许对皮升数量的生物液体和单个细胞进行电磁分析。该LOC将为细胞、极少量的各种细胞成分(例如蛋白质、DNA和RNA)和其他感兴趣的生物分子的科学研究提供一个测量平台。研究计划旨在推动目前太赫兹液体传感在灵敏度(10倍)、最小样本量和低成本制造方面的最先进水平,以在医疗诊断和临床应用中开辟新的传感和诊断机会。虽然主要针对生物液体的分析,但开发的单芯片实验室设备也将被证明对有毒和爆炸性液体的分析以及气体传感有用。
英文摘要
There is an increasing global demand for new technologies which deliver rapid and accurate medical diagnostics and lead to improved patient outcomes. The biological sensors field has grown dramatically to meet this demand, aided by significant improvements in microfluidics and microelectronics. This revolution in micro-technology has led to the realisation of biological sensors in the form of a lab-on-a-chip (LOC) that can perform one or more lab analyses of minute quantities of liquid samples on a single chip. This analysis can take many different forms such as chemical, acoustic, low-frequency electrical or optical.The terahertz frequency range (100 GHz to 3 THz) is an emerging area for the electromagnetic analysis of biological systems. For biological liquids, it is capable of probing rotational and vibrational modes present in biomolecule-solvent systems and is also highly sensitive to biomolecular hydration, temperature, binding and conformational states. Despite these significant advantages for sensing, terahertz waves suffer from a relatively long wavelength which limits the smallest detectable object or liquid volume that can be sensed to a size comparable to a wavelength cubed. This size limit, called the diffraction limit, is significantly larger than many objects of interest such as a biological cell.In this work, we propose to integrate multiple terahertz resonators with a microfluidic system to create a LOC capable of rapidly sensing free-flowing bio-liquids. The resonators are designed to concentrate the measuring electric field down to a volume comparable to a cell size, overcoming the diffraction limit, and permitting the electromagnetic analysis of picolitre quantities of biological liquids and individual cells. This LOC will function as a measurement platform for scientific studies of cells, extremely small quantities of various cell components (e.g. proteins, DNA and RNA) and other biomolecules of interest.The research programme intends to push the current state-of-the-art in terahertz liquid sensing in terms of sensitivity (10x), minimum sample volume and low-cost fabrication to open up new sensing and diagnostic opportunities in point-of-care diagnosis and clinical applications. While primarily directed towards the analysis of bio-liquids, the lab-on-a-chip devices developed will also prove useful for the analysis of toxic and explosive liquids, as well as gas sensing.
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Novel mm-Wave Oscillator Based on an Electromagnetic Bandgap Resonator
基于电磁带隙谐振器的新型毫米波振荡器
DOI:
10.1109/lmwt.2023.3268090
发表时间:
2023
期刊:
IEEE Microwave and Wireless Technology Letters
影响因子:
--
作者:
[Lia E]
通讯作者:
Lia E
Hyperspectral terahertz imaging for human bone biometrics
用于人体骨骼生物识别的高光谱太赫兹成像
DOI:
10.1117/12.2595921
发表时间:
2021
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Freer S]
通讯作者:
Freer S
Temperature dependent hyperspectral terahertz imaging of human bone for disease diagnosis
用于疾病诊断的人体骨骼温度依赖性高光谱太赫兹成像
DOI:
10.1117/12.2610249
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Freer S]
通讯作者:
Freer S
DOI:
10.1364/boe.427648
发表时间:
2021-08-01
期刊:
Biomedical optics express
影响因子:
3.4
作者:
[Freer S, Sui C, Hanham SM, Grover LM, Navarro-Cía M]
通讯作者:
Navarro-Cía M
High- Q 100 GHz Photonic Crystal Resonator Fabricated From a Cyclic Olefin Copolymer
由环烯烃共聚物制成的高 Q 100 GHz 光子晶体谐振器
DOI:
10.1109/lmwc.2022.3186168
发表时间:
2023
期刊:
IEEE Microwave and Wireless Technology Letters
影响因子:
--
作者:
[Salek M]
通讯作者:
Salek M
共 9 条
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基于FP腔型Lab-on-tip传感器阵列化光微流芯片的高效生物检测技术
研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位:
微/纳双尺度LaB6颗粒诱导增材制造铝合金组织细化及调控机制
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:郑秋菊
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依托单位:
Gd掺杂LaB6对热电子发射性能调控机制的研究
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批准号:52361041
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:32万元
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批准年份:2023
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负责人:周身林
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依托单位:
基于Lab-free电化学发光平台的ctDNA甲基化分析研究
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批准号:22374123
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:卓颖
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依托单位:
选区激光熔化LaB6增强CrCoNi中熵合金组织调控与协同强韧化机理研究
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批准号:51971144
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:冯凯
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依托单位:
单根半导体纳米膜卷曲管Lab-in-tube微型气体传感器的构筑与性能研究
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批准号:51972182
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:刘相红
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依托单位:
基于Lab-on-a-Colloidosome快速检测方法的开发及其在生命早期抗抑郁药物暴露与不良出生结局之间关联性研究中的应用
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批准号:21876055
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2018
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负责人:黄垂秀
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依托单位:
单晶LaB6-FEA微观形貌调控与电子发射特性研究
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批准号:61704021
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2017
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负责人:王小菊
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依托单位:
分解纤维素功能乳酸菌(Cly-LAB)调控苜蓿青贮发酵的机制研究
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批准号:31772672
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项目类别:面上项目
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资助金额:61.0万元
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批准年份:2017
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负责人:王雁萍
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依托单位:
新型LaB6基等离激元纳米流体的太阳能光热转换机理及其调控研究
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批准号:51776046
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2017
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负责人:肖立华
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依托单位: