活体内部的光驱动马达和生物传感器

来源：中国激光

暨南大学纳米光子学研究院李宝军教授、李宇超副教授及其合作者在光驱动马达和生物传感研究中取得新进展，他们利用光纤操控技术、在活体内部组装成功红细胞波导，进而构建出微马达和生物传感器，实现了人体血液中的pH传感和微颗粒的定向运输。

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实时检测疾病的动态变化并将药物定向运输到病变部位、是实现诊疗一体化的基础，生物传感器和微马达在这方面发挥着重要作用。然而，传统的生物传感器和微马达一般由无机材料如二氧化硅、贵金属、半导体等制成，这类外源性的无机材料容易对生物组织造成损伤并且难以降解，植入体内后由于生物不兼容会引起免疫排斥反应。因此，利用体内天然存在的材料构建生物传感器和微马达是非常必要的。

为此，李宝军教授团队借助光操控技术，将穿透性强的近红外激光分别通入两根锥形光纤探针，利用光纤尖端出射光产生的光梯度力在活体血管内部组装出红细胞波导，通过测量红细胞波导的光传播模式，实时探测血液中pH的变化，当检测到血液的pH发生异常时，对红细胞波导施加光学扭矩使其沿一定方向旋转，从而驱动局部血液的流动并带动血液中的聚苯乙烯微颗粒，将其运输到特定位置。该工作作为一种非接触无损伤的技术，有望用于血液疾病的早期诊断和药物运输。

活体内部光驱动马达和生物传感器的示意图

相关研究成果于2019年12月12日以“Red-blood-cell waveguide as a living biosensor and micromotor”为题发表在Advanced Functional Materials上。李宇超副教授和刘晓帅助理教授为论文共同第一作者，李宝军教授和张垚教授为共同通讯作者。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201905568