光学回音壁模式（WGM）微腔传感器作为一种精准、无须标记的生物检测技术，在早期疾病诊断领域展现出了巨大潜力。然而，要快速制造大规模WGM微腔传感器阵列，并集成于可作生物医学应用的芯片实验室器件，仍面对不少挑战。

近日，香港理工大学电机及电子工程学系教授张阿平团队研发出了一种新型3D微打印WGM微激光器传感器，具有高灵敏度的特点，可在芯片上集成生物传感功能，相关研究成果发表于《光学快报》。

未来，这些WGM微激光器传感器与微流控芯片集成，研制成新一代的芯片实验室器件，为多种生物标志物进行超灵敏的量化检测，有望应用于癌症、阿兹海默症等疾病的早期诊断以及重大卫生危机。

研究人员开发的3D微打印传感器。香港理工大学供图

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研究人员将传感器集成到可用于即时医疗诊断的芯片实验室器件上。实验结果显示，该款微激光器传感器能够检测浓度低至约70克每毫升的人体免疫球蛋白G，突显其在早期疾病诊断中，实现超低浓度生物标志物检测的应用潜力。

"这款新型微激光器传感器的研发，得益于我们团队自主研发的3D微打印技术，能快速制造特殊设计的3D WGM微腔，并对微腔悬挂微盘进行高精细加工定制。"张阿平介绍，光学WGM微激光器传感器能够通过微小微腔让光波进行谐振循环传播。当目标分子在微腔表面结合时，就会引起激光频率的微细变化，从而实现对生物分子的高灵敏检测。

然而，实际应用这些传感器的一大挑战，是需要将光波耦合进出3D WGM微腔传感器。通常这需要用到直径小于两微米的拉锥光纤，极细的光纤不仅难以对准耦合，也容易受到各种环境干扰影响，限制了WGM微腔传感器与芯片实验室的技术融合，从而影响其在高灵敏生物分子即时检测的应用潜力。

为此，研究团队设计了一款采用蜗线形悬挂微盘的3D WGM微激光器传感器。这种创新设计使微激光器传感器，兼具低激光阈值与定向光发射特性，有效提升光耦合效率，实现传感器在芯片上集成。

研究表明，该微激光器生物传感器具有极低的激光阈值，仅为3.87微焦耳/平方毫米，而激光线宽度约为30皮米。此外，该传感器充分展现了其在早期疾病诊断中，超灵敏检测生物标志物的应用潜力。

未来，研究团队计划将WGM微激光器传感器集成到微流芯片中，以开发光流控生物芯片，用于多种疾病生物标志物的快速同时量化检测。（来源：中国科学报 刁雯蕙）

相关论文信息：https://doi.org/10.1364/OL.557384