Integrated compound semiconductor lab-on-chip optical biosensor

集成化合物半导体片上实验室光学生物传感器

基本信息

  • 批准号:
    2279386
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The diagnosis of infectious diseases currently relies on a variety of laboratory-based tests, e.g. culture, immunoassays and microscopy, which have various limitations. The common shortcoming is that those approaches require the transport of biological samples to be analysed from the point-of-care to a laboratory equipped with expensive instrumentation where experienced personnel perform costly and time-consuming tests. For many infectious diseases, a timely diagnosis at the point-of-care level resulting in a rapid initiation of the treatment can be critical.This project will be embedded within an on-going ambitious research programme aimed at the development of a novel optical biosensor device which surpasses current technologies. The biosensor will combine multiplex capabilities, detecting hundreds of biomarkers at once, with quantitative real-time detection, miniaturisation, low-cost and user-friendliness, while exhibiting high sensitivity and specificity, representing a 'game-changer' in the biosensors market.The device design is based on a novel lab-on-a-chip approach, where the optical excitation, sensing elements, and detectors are fabricated on the same semiconductor chip. The building blocks of the sensor are photonic crystals, i.e. optical devices where periodic structures of dielectric materials are engineered to tailor the interaction with light, to create unique optical properties.Project aims and methodsThe main objectives of the project are:1) Design of the device: The student will have access to a multi-physics modelling software (COMSOL), which will be used to simulate the optical, electronic, and thermal properties of the device components to optimise their performance. The device will be subsequently fabricated according to the design, by using state-of-the-art lithography and etching techniques.2) Characterisation of the device components: The student will characterise the electrical and optical properties of the different components of the fabricated device and will compare them with the simulations, providing feedback for the design/fabrication steps. This step will also be a first demonstration of the device performance in multi-biomarker sensing
目前传染病的诊断依赖于各种基于实验室的测试,例如培养、免疫测定和显微镜检查都有各种局限性。这些方法的共同缺点是,需要将待分析的生物样本从护理点运输到配备昂贵仪器的实验室,由经验丰富的人员进行昂贵且耗时的测试。对于许多传染病来说,在护理点及时诊断并快速开始治疗至关重要。该项目将纳入一项正在进行的雄心勃勃的研究计划,旨在开发新型光学生物传感器超越现有技术的设备。该生物传感器将结合多重功能,同时检测数百种生物标记物,具有定量实时检测、小型化、低成本和用户友好性,同时表现出高灵敏度和特异性,代表生物传感器市场的“游戏规则改变者”。该器件设计基于一种新颖的芯片实验室方法,其中光学激发、传感元件和探测器都制造在同一半导体芯片上。传感器的构建模块是光子晶体,即光学器件,其中介电材料的周期性结构经过设计以适应与光的相互作用,以创造独特的光学特性。项目目标和方法该项目的主要目标是:1)设计设备:学生将可以使用多物理场建模软件 (COMSOL),该软件将用于模拟设备组件的光学、电子和热特性,以优化其性能。随后将使用最先进的光刻和蚀刻技术根据设计制造该器件。2) 器件组件的表征:学生将表征所制造器件的不同组件的电气和光学特性并将它们与模拟进行比较,为设计/制造步骤提供反馈。这一步也将是该设备在多生物标志物传感方面性能的首次演示

项目成果

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