ECL-SPAD
CMOS Photonischer Multiplex-Biosensor auf Basis „heißer“ Elektronen- Elektrochemilumineszenz mit integriertem Einzelphotonen SPAD-Array Detektor
Motivation
Optische Systemlösungen für den Vor-Ort-Nachweis mehrerer Substanzen in einem Testdurchlauf sind nach wie vor sehr komplex. Die Diagnostiksysteme der nächsten Generation kombinieren leistungsstarke Biosensorik mit photonischen Methoden geringer Systemkomplexität auf der Grundlage skalierbarer Technologien.
Ziele und Vorgehen
Übergeordnetes Ziel ist die Erforschung eines bio-funktionalen, photonischen Sensorchips mit integrierter Ausleseschaltung als Herzstück einer Mikrofluidik für den simultanen Nachweis mehrerer Substanzen. Das Messprinzip basiert auf der ortsaufgelösten Detektion von einzelnen Lichtteilchen, die durch einen elektrischen Anregungsprozess erzeugt wurden.
Innovation und Perspektiven
Der photonische Sensorchip übernimmt sowohl die elektrische Anregung als auch die Detektion der Lichtteilchen. Durch die räumliche Nähe von Anregung und Detektion wird eine maximale Lichtausbeute erreicht. Es sind keine weiteren Komponenten wie Anregungslicht, Filter oder Linsen erforderlich, so dass die Systemkomplexität drastisch reduziert wird. Die Integration der Ausleseschaltung mit Photodioden und Elektrodenstrukturen sowie die Biofunktionalisierung als auch die mikrofluidische Verkapselung finden in einer Prozesskette auf Halbleiter-Wafern statt. Somit steht eine „vollständig“ integrierte Technologielösung für die Diagnostik zur Verfügung.
In erster Anwendung dient das System für den Nachweis von Antibiotika-Rückständen in Fleisch, was ein großes globales Problem mit erheblichem Gesundheitsrisiko darstellt. Solche Rückstände bergen zudem das Risiko einer Multiresistenz von Bakterien gegenüber Antibiotika.
