以鋁修飾的InGaN奈米量子井研製無標記無鏈接的癌症DNA感測晶片(1/2)

本計畫欲以有機金屬化學氣相沉積法(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)，在(100)Si基板上成長InGaN奈米量子井，並利用量子井與Al奈米顆粒形成的表面增益拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)，研製新式的感測元件，應用在液態切片(liquid biopsy)，希望開發出具商業價值的癌症篩檢晶片。SERS是一種高速、精準的感測工具，可在單一的光譜中，顯示特定分子的種類與濃度。在液態切片的應用上，SERS可感測到極低濃度的循環腫瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)，不但能避免傳統組織切片對器官造成的傷害，更有機會做到定期篩檢、及早診斷，因為液態切片僅需要極少量的血液，就能分析出癌細胞釋放的ctDNA。然而，以SERS感測ctDNA有兩個難題: i)製程複雜; ii)訊號不穩。而且，為了讓probe DNA及target DNA能在晶片表面結合(hybridizing)，檢測者通常得花費極長的時間( > 20 小時)，修飾晶片表面或probe DNA的結構，才能得到target DNA的訊號。就算得到訊號，也容易因SERS有效面積太小、訊號增強效果不穩，造成判讀失真。為了解決上述難題，我們以Al表面氧化而成的Al2O3，讓probe DNA的磷酸鹽背骨(PO2-)主動吸附在Al2O3表面，省略耗時的表面改質步驟。InGaN奈米量子井，則可在晶片表面，提供的高濃度的電子、產生高效率的電荷轉移，以此擴大SERS的有效面積、穩定訊號強度。希望這兩個解決方法，能為液態切片、氮化物磊晶開創新的應用領域。