全打印光子晶体用于快速即时检测 | Science Bulletin

Science Bulletin, 2022, 67(12): 1191-1193

https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.04.016

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All-printed nanophotonic biochip for point-of-care testing of biomarkers

全打印光子晶体快速即时检测芯片

迟基梅, 吴东东, 苏萌*, 宋延林*

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研究背景

      快速即时检测（point-of-care testing，POCT）生物标志物对疾病的早期筛查和诊断具有重要意义。目前临床上广泛使用的酶联免疫吸附剂测定（ELISA）检测方法，检测过程较为繁琐、需要专业人员操作且检测周期长，难以满足快速检测需求。

成果简介

     中科院化学研究所宋延林研究员和苏萌副研究员团队通过全打印的方式制备了一种集成式光子晶体生物检测芯片，基于光子晶体荧光增强及亲疏水图案化富集作用，实现了待检测物质的10分钟快速检测。

(a) 全打印光子晶体生物芯片的制备流程示意图

本工作制备了一种普适性的光子晶体生物检测芯片(PC-FLISA)，通过喷墨打印的方式将所有试剂材料墨水化、图案化集成至检测芯片上。

全打印光子晶体生物芯片实物图照片(b)和荧光图(c)

当待检物质滴加到芯片上时，可溶性的荧光标记抗体会快速溶解并与目标待检测物质结合，最终被固定在光子晶体上的抗体所捕获，从而显示荧光信号。

(d) 光子晶体对荧光标记抗体增益效果及荧光强度统计图

与光子晶体带隙匹配的荧光标记会有显著的荧光增益作用，放大荧光信号；而检测区和非检测区的亲-疏水图案化的设计，有助于待检测物质向亲水光子晶体区域富集。两者的协同作用实现了微量样本的POCT检测，为居家检测提供了一种新的方法和技术平台。

(e) 荧光检测(FLISA)检测新冠病毒N蛋白的标准曲线；

(f) 全打印光子晶体生物芯片(PC-FLISA)检测新冠病毒N蛋白的标准曲线，内插图光子晶体检测N蛋白的示意图及荧光图；

(g) 全打印光子晶体生物芯片(PC-FLISA) 检测新冠病毒N蛋白(1 pg/mL)的时间优化，内插图为荧光强度时间变化率。

通讯作者

宋延林

研究员，中科院化学研究所。主要从事光电功能材料、光子晶体与纳米绿色打印印刷材料和技术研究。

苏萌

副研究员，中科院化学研究所。主要从事新型纳米图案化技术与光电功能器件的研究。

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