罗切斯特大学的研究人员成功地证明了光子微环谐振器生物传感器与芯片微环滤波器组光谱仪的集成，用于控制检测血清中的炎症生物标志物C-反应蛋白（CRP）。

SCIENION

可穿戴、移动和医疗点（POC）传感器

包括一个快速扩展的设备领域，旨在通过心率和血糖水平等实时生物识别数据来改善人类健康。目前,这些设备在提供医疗保健方面的能力受到限制，因为它们无法测量与炎症、健康和疾病相关的生物标志物。为了解决这个问题，一项新的研究在光子生物传感器和光谱仪方面取得了突破。该研究利用了硅氮化物微环谐振器生物传感器与芯片上微环滤波器组成的光谱仪的集成，用于控制检测血清中的炎症生物标志物C-反应蛋白（CRP）。这项研究首次证明了这种方法可以实现对CRP的控制检测。

这项研究还证明了传感器和光谱仪的性能对温度变化具有容忍性，并且评估了制造变异对光谱仪性能的影响。这些结果表明，将芯片上的环滤波器组成的光谱仪与基于环共振器的生物传感器集成，构成了一种具有吸引力的方法，可以实现成本效益的集成传感器开发。

图1.与环形滤波器组集成用于光谱分析的传感环谐振器的工作原理。暴露的感应环可能在表面上具有共价连接的捕获抗体。可调谐激光源与感应环的输入对齐，并扫描波长。（a）在没有分析物的情况下，传感环的共振波长对应于第二个光谱仪环的共振波长，最大功率是从通道2测量的。（b） 当分析物与捕获抗体结合时，传感环的共振波长向更长的波长移动。该波长现在更接近光谱仪环4的波长，并且从通道4测量最大的功率。

文中展示了这一概念，用于蔗糖溶液的批量传感和血清中生物相关浓度的C反应蛋白（CRP）的特异性检测。

图2.（a） 4×4.4毫米布局，包含六个传感器环耦合滤波器组。这些设备用于体传感实验，每个器件的占地面积为 2 × 1 mm，单个输入，来自传感环T的传输输出。1、六个滤波器组输出和一个来自滤波器组总线波导 T 的传输输出。2、九个边缘耦合波导由用于光输入和输出的九通道光纤阵列同时寻址。黑色轮廓的微流体通道使流体能够输送到传感环。（b） 4×5.8毫米布局，内含<>个双环耦合滤波器组，用于受控生物传感实验。（c） 从供应商处收到的切块滤波器组模具。

裸露传感环的直径为197.270 μm，耦合间隙为650 nm，在水包层下在2 nm波长下产生约2.1550 nm的FSR。氧化物包覆光谱仪环的设计直径为197.169 μm，耦合间隙为750 nm，以实现约2.2 nm的相同FSR范围。

图3.微流体组装（a）用于流体输入和输出的聚酰亚胺管。输入侧连接到压力驱动泵，输出侧排放到插座。（b）PDMS垫片，有两个狭窄的垂直开口，用于聚酰亚胺管。（c）两层3M胶粘剂通道。（d）光纤阵列光输入和输出。（e）边缘裸露的光子芯片，允许光耦合。（f）温控阶段。

Scienion SciFLEXARRAYER SX是一种高精度的超微量液体处理系统，非常适合用于制造微环共振器生物传感器。该系统可以精确地控制液滴的位置和体积，并且可以在多种材料上进行打印。实验中，通过使用Scienion SciFLEXARRAYER SX将抗体溶液直接打印在传感环上，将抗体共价附着在功能化的芯片表面。

总之，这项研究为开发新型生物传感器提供了新思路，并为未来的医疗保健设备发展提供了更多可能性。