理大研發3D微打印傳感器 推動早期疾病診斷新突破

面對全球日益增加的對早期疾病診斷的需求，香港理工大學（理大）近日在生物檢測技術領域取得關鍵進展。研究團隊成功開發出一款新型3D微打印光學回音壁模式（WGM）微激光器傳感器，可實現超靈敏的生物標誌物檢測，為癌症、阿茲海默症等疾病的早期診斷提供新的方法。

這項研究由理大電機及電子工程學系張阿平教授帶領，融合了3D微打印技術與WGM微激光器的光學特性，成功製作出一款螺旋形微盤結構的傳感器。此傳感器不僅簡化了傳統光耦合過程，還能檢測低至70阿克／毫升的人體免疫球蛋白G（IgG），展現出在即時診斷中的廣闊應用前景。

生物標誌物檢測的新進展

近年來，高靈敏度的生物標誌物檢測已成為早期疾病診斷的核心技術之一。然而，儘管傳統的光學回音壁模式微腔傳感器具有精準、且無需標記物即可進行檢測的優勢，其在芯片實驗室上的製造和集成仍面臨不少挑戰。理大的創新設計克服了這些障礙，使傳感器能夠更順利地集成到可用於即時醫療診斷的芯片實驗室中。

張阿平教授表示：「這項技術有望應用於癌症、阿茲海默症等疾病的早期診斷。」此外，該技術也可用於應對類似新冠肺炎疫情的重大衛生危機。

隨著微型化生物传感技術的快速發展，我們面臨來自國際同行的激烈競爭。儘管存在一定的技術壁壘，例如將高靈敏度但易碎的光學組件整合至堅固可靠的实际應用場景中的挑戰，理大的創新為解決這些問題開辟了新途徑。

技術突破背後的創新設計

理大團隊設計的螺旋形微盤結構，解決了傳統圓形微腔在遠場光波接收效率上的局限性問題。該設計讓微激光器傳感器擁有更低的激光閾值和更高效的光發射能力，有效提升了性能。此外，團隊自主研發的高分辨率3D微打印技術，能夠快速製備特殊設計的3D WGM微腔，並對微腔懸掛微盤進行高精細加工定制。

實驗結果顯示，該微激光器傳感器具有極低的激光閾值（僅為3.87μJ/mm²），而激光線寬約為30pm，進一步體現其在微小濃度生物標誌物檢測中的應用價值。

未來展望：光流控生物芯片的應用

未來展望，張教授計劃將WGM微激光器傳感器集成到微流芯片中，開發光流控生物芯片。這種芯片可同時量化多種疾病生物標誌物，為醫療診斷提供更快捷、更準確的工具。

這項研究成果已於國際期刊《光學快報》（Optics Letters）發表，並獲國際光學專業學會OPTICA廣泛報道，體現其在生物檢測技術領域的潛在應用價值。

*註：芯片實驗室（Lab-on-a-chip）是一種將化學或生物分析功能集成於微型芯片上的先進技術。