Hacia un sistema completo Lab-on-Chip basado en interferómetros de Mach-Zehnder integrados

• Autores: Stefania Dante, Daphné Duval, Ana Belén González Guerrero, Joham Osmond, Kirill Zinoviev, Borja Sepúlveda, Carlos Dominguez Horna, Laura Lechuga Gómez
• Localización: Óptica pura y aplicada, ISSN-e 2171-8814, Vol. 45, Nº. 2, 2012 (Ejemplar dedicado a: ESPECIAL OPTOEL´11), págs. 87-95
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Towards a complete Lab-On-Chip system using integrated Mach-Zehnder interferometers
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  • español

    En este trabajo presentamos los progresos realizados en el desarrollo de una plataforma Lab-on-Chip (LOC) para ser utilizada como dispositivo de diagnostico portatil. Como elemento transductor utilizamos interferometros Mach-Zehnder (MZI), fabricados con guias opticas de dimensiones micro/nanometricas en Si/SiO2/Si3N4 y basados en propagacion por reflexion interna total. Estos transductores interferometricos han demostrado una alta sensibilidad para aplicaciones biosensoras y estan dispuestos en una configuracion multiplexada. En este trabajo presentamos los primeros resultados del diseño y de la simulacion de una plataforma multiplexada en la que se han disenado cuatro canales para la deteccion simultanea de diferentes analitos. Ademas, presentamos un nuevo sistema de modulacion de fase para solucionar algunos de los problemas caracteristicos de la senal interferometrica del MZI. La implementacion de esta tecnica optica de modulacion permite obtener directamente una senal lineal sin necesidad de incluir mas pasos de fabricacion. El acoplamiento de la luz en las guias de onda se lleva a cabo mediante redes de difraccion que proporcionan al dispositivo un nivel mayor de integracion y lo acercan al objetivo final de pasar de los costosos analisis de laboratorio a un analisis rapido, de bajo coste y portatil. Presentamos tambien un protocolo optimizado de biofuncionalizacion, empleado para inmovilizar los elementos bioreceptores especificos al analito de interes y su validacion mediante un inmunoensayo.

  • English

    This article deals with our last steps towards the implementation of a Lab-On-Chip (LOC) platform which could be used as a portable testing device for diagnostics. As sensing elements we employ integrated Mach-Zehnder Interferometers (MZI) realized with Si/SiO2/Si3N4 waveguides of micro/nano dimensions, based on Total Internal Reflection (TIR) propagation. MZI sensors, that have already shown their high sensitivity for biosensing applications, are currently being implemented in a multiplexed configuration. We present here the first results of the design and simulation of a multiplexed MZI platform with 4 channels for the simultaneous detection of different analytes.

    Moreover, we describe a novel phase modulation technique which solves some of the problems inherent to standard MZI sensor. This modulation technique does not require additional fabrication process and will directly provide a linear phase response. Concerning the light coupling into the waveguides, it is achieved by the use of diffraction grating couplers, favoring the passage from bulky laboratory equipment to delocalized applications. We also describe an optimized process for surface biofunctionalization to bind the bioreceptors for target recognition and its validation with an immunoassay.