Optiske biosensorer dækker et bredt anvendelsesområde – lige fra simple test, der bruges i lægehuset, til avancerede målemetoder, der anvendes inden for life science og biomedicin. Formålet med dette kursus er at sætte den studerende i stand til at analysere de optiske og biomedicinske aspekter af denne type sensorer. For at kunne opnå dette mål vil emner som specificitet, sensitivitet og signal-støj forhold (detektionsgrænse) blive gennemgået i kurset. Det er også kursets formål at sætte den studerende i stand til at vurdere i hvilke brugssituationer forskellige optiske biosensor designs kan anvendes. Dette er baseret på en analyse af samspillet mellem materialer, komponenter, systemer og signalbehandling i de optiske biosensorer. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive grundlæggende optiske egenskaber som; total indre refleksion (TIR), brydning, diffraktion, dispersion og interferens, der anvendes i optiske biosensorer.
• Beskrive teorien for metoder som; optiske bølgeledere, luminescens spektroskopi, Raman spektroskopi og overflade plasmoner.
• Illustrere hvorledes valg af detektionskemi, f.eks., antistof-antigen reaktioner, og den optiske detektionsmetode, f.eks. luminescens spektroskopi bestemmer specificitet, sensitivitet og signal-støj forhold af den optiske biosensor.
• Udvælge forskellige håndteringsmetoder af væske i relation til anvendelsessituationen.
• Vurdere hvordan ”label-free” metoder som Raman spektroskopi virker i forhold til et affinitetsbaseret detektionsprincip som antistof-antigen reaktioner.
• Analysere hvilke faktorer, som bidrager til hhv. falsk-positiv og falsk-negativ respons af en optiske biosensor.
• Analysere forskellige optiske principper, der anvendes i optiske biosensorer.
• Finde den brugergrænseflade, der gør en målemetode brugbar i en reel målesituation f.eks, klinisk sammenhæng
• Argumentere for anvendeligheden af en specifik optisk sensorteknologi for et givent måleproblem
• Kritisere de videnskabelige artikler, som gennemgås i kurset og vurdere valg af teknologi, og hvis muligt, foreslå alternative metoder.

Kurset omfatter den biologiske baggrund for affinitetsbaserede kemiske reaktioner som antistof-antigen reaktioner, der udgør grundstammen i mange optiske biosensorer, især dem som er baseret på optiske bølgeledere, deriblandt også overflade plasmon sensorer. I løbet af kurset vil der også blive givet en omfattende gennemgang af luminescensbaserede sensorer, der fungerer både i det spektrale og tidslige domæne, samt af anvendelser af de forskellige sensorteknologier i både biomedicin og life science. Som en del af kurset vil de studerende også skulle præsentere videnskabelige artikler i Journal Clubs, hvor de kritisk skal kunne forholde sig til metodevalg og konklusionerne, som disse artikler beskriver. Så vidt det er muligt vil der blive givet praktiske demonstrationer af de forskellige emner, vi gennemgår i kurset. Der vil ligeledes være firmabesøg til nogle af de danske virksomheder, der udvikler, producerer og sælger optiske biosensorer. Formålet med disse besøg er at gøre de studerende bekendt med de overvejelser, sådanne virksomheder gør sig, når anvendelighed og skalerbarhed af en sensorteknologi skal vurderes i kommerciel sammenhæng. Ligeså vil også de regulatoriske aspekter blive nævnt ved besøget. Forelæsere fra DTU Fotonik, DTU Sundhedsteknologi og eksterne forelæsere underviser på kurset 02. maj, 2022