香港理工大学开发微激光传感器，推动生物传感技术发展

近日，香港研究人员成功研制出一种基于聚合物回音壁模式微激光器的三维微打印传感器，为开发高性能、低成本芯片实验室设备开辟新途径，有望应用于早期疾病诊断。该团队负责人香港理工大学的A. Ping Zhang表示：“未来这类回音壁模式微激光传感器可集成至微流控芯片，实现新一代芯片实验室设备对多种生物标志物的超灵敏定量检测，应用于癌症、阿尔茨海默病等疾病的早期诊断，或应对新冠疫情等重大公共卫生危机。”

这款新型聚合物回音壁模式微激光传感器，更易于集成到芯片实验室设备中，将为早期疾病诊断提供技术支持

在《光学快报》发表的论文中，研究团队描述了这种新型微激光传感器设计，解决了将该类传感器集成至即时医疗检测用芯片实验室系统的技术难题。实验证明，这种采用利马孔形盘状微腔的传感器，可检测血液等体液中浓度极低的人体免疫球蛋白G（IgG）。

“这项创新得益于我们自主研发的三维微打印技术，”A. Ping Zhang解释道，“该技术不仅能快速打印特殊设计的3D回音壁模式微腔，还能对悬浮微盘进行高精度修整。”

芯片集成微激光传感器技术原理
光学回音壁模式微激光传感器通过将光限制在微型腔体中工作，当目标分子与微腔结合时会引起激光频率的细微变化，从而实现高灵敏度生物检测。实际应用中的主要挑战在于，通常需要直径小于2μm的锥形光纤进行光耦合，这种微型光纤不仅对准困难，还易受环境干扰。

利用传感器自身发射光替代锥形光纤传输是可行方案，但传统回音壁模式微激光器的圆形微腔设计导致光收集效率低下。研究团队创新的利马孔形悬浮微盘设计，不仅降低激光阈值，还产生定向光发射，显著提升效率并增强芯片集成可行性。借助高分辨率、高灵活性的自有3D微打印技术，研究人员成功实现回音壁模式微激光生物传感器的阵列化快速打印。

实验数据显示，该生物传感器具有3.87μJ/mm²的超低激光阈值和约30pm的窄线宽特性，检测灵敏度达到每毫升阿托克级（10^-18克），在疾病早期诊断标志物超微量检测方面展现出巨大潜力。研究团队下一步计划将微激光传感器集成至微流控芯片，开发可同步快速定量检测多种疾病标志物的光流控生物芯片。