Sarcura是一家位于奧地利的早期技術初創公司，imec是世界領先的納米電子和數字技術研究與創新中心，雙方共同開發了一種采用集成光子技術的片上流式細胞儀概念驗證原型。這項創新為人類白細胞的檢測和鑒別提供了一個獨特的平臺，標志著向成本經濟、可擴展且高度并行的細胞分析邁出了重要一步。

準確識別人體細胞是現代醫學的關鍵操作之一，對于了解疾病機理、推進靶向和個性化治療至關重要。隨著細胞制造技術的出現，活細胞現在可以被設計改造以用于治療，特別是治療癌癥的CAR-T免疫細胞療法等突破性療法。在復雜的細胞產物中，高通量鑒定這些治療細胞的能力至關重要，并且通常是時間敏感的。

對此，流式細胞儀是當前的首選方法，它可以在單個細胞經過激光時根據其物理和化學特性來表征細胞群。但是，目前的方法涉及笨重的儀器、復雜的手動工作流程（存在污染風險）和高昂的運營成本。這些挑戰阻礙了細胞療法在更廣泛環境中的普及和應用。

為了解決這些限制，imec利用其在CMOS技術、光子學和流體學方面的專業知識，實現了流式細胞儀的自動化、微型化和并行化。在發表于Scientific Reports期刊上的一項研究中，imec與Sarcura共同開發了一種采用集成光子技術的片上流式細胞儀。該光流體（opto-fluidic）芯片在imec的200 mm CMOS試驗線上制造而成，采用了開創性的材料堆疊，通過波導光學器件實現了細胞照明和散射光捕捉，并利用微流控通道將細胞精確輸送到檢測點。

Sarcura聯合創始人、首席執行官Daniela Buchmayr表示：“正如這款新型集成光子芯片所成功展示的那樣，硅光子技術是一種革命性的基本構建模塊，它將單細胞檢測功能與大規模并行化融合在了一起，并實現了顯著的微型化。這一突破為解決細胞療法制造等應用中過去無法解決的難題提供了新可能?！?/p>

imec科學主任Niels Verellen說：“我們首次證明，單片集成生物光子芯片可用于收集光散射信號，從而對患者血液樣本中的淋巴細胞和單核細胞進行分辨，其性能可與商用細胞儀媲美。其主要優勢在于可對多個流道進行密集并行化處理，從而提高系統吞吐量?！?/p>

芯片層堆疊的橫截面示意圖，顯示了光耦合到芯片、細胞照明以及細胞散射信號的捕捉和檢測。（右圖）使用所開發片上流式細胞儀測量的完整外周血單核樣本的實驗散點圖。

下一階段，這種緊湊的無對準設計應該能夠在有限的時間內識別數十億個細胞。最重要的是，該芯片結構可與imec之前開發的氣泡噴射細胞分揀模塊無縫集成，并兼容晶圓級制造。此外，其光子器件和布局可根據具體應用進行定制。因此，這一概念驗證標志著向成本經濟、可擴展且高度并行化的細胞分選平臺邁出了實質性的一步。

審核編輯：劉清