1 兰州大学第一临床医学院, 甘肃 兰州 730000
2 陆军军医大学第一附属医院（西南医院）, 陆军军医大学（第三军医大学）, 重庆 400038
3 兰州大学第一医院, 甘肃 兰州 730000
太赫兹生物医学是目前光谱研究领域的热点, 其主要难点在于如何有效避免水分的干扰, 进行液相环境下样本的灵敏分析与检测。 超材料太赫兹传感器由于具有高灵敏、 快速检测、 痕量分析等优势, 而成为太赫兹生物医学传感领域的重要研究方法。 设计加工了一种基于单开口谐振环超材料的太赫兹液相传感芯片, 为了有效克服水对太赫兹波的强烈吸收, 利用微纳加工技术刻蚀深度为50 μm的流体通道。 传感芯片整合了超材料基底与PDMS流道, 在THz频段有两个位于0.771和2.129 THz的谐振峰。 以水、 无水乙醇作为常见化学溶剂进行传感实验, 相对于空白传感器本身的THz时域谱而言, 液体的加入导致时域峰的相位延迟和幅度减小。 同时, 由于水的折射率大于乙醇, THz透射频谱结果显示为水的频移改变量大于乙醇, 且峰2大于等于峰1。 上述结果表明, 构建的超材料液相传感芯片是一个灵敏的折射率传感器, 也证明了该传感器在测量液态样品方面的可行性。 此外, 利用该芯片研究了不同浓度的PBS溶液, 发现水溶液中加入离子会导致谐振频率红移（以水为参考）, 随着离子浓度增加, 谐振频率改变量依次增加, 10X PBS红移量最大, 峰1为22.9 GHz, 峰2为30.5 GHz。 比较两个谐振峰的传感性能, 峰2的传感能力更好, 但是峰1对低浓度的离子溶液更加敏感。 因此, 构建的微流体传感器及检测体系作为一个灵敏的折射率传感器, 可开发一个灵敏的无标记THz传感平台, 为太赫兹生物医学研究提供新思路。
液相传感 超材料 微流体 太赫兹时域光谱 无标记分析 Liquid-phase sensing Metamaterials Microfluidics Terahertz time-domain spectroscopy Label-free analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1039
核酸是生命最基本的遗传物质, 开展核酸分子诊断对促进人类健康医疗的发展具有重要意义。 表面增强拉曼光谱(SERS)是一种快速无损检测技术, 具有制样简单、 水的干扰小、 非侵入、 实时检测等优点, 在核酸检测、 病原微生物检测、 肿瘤精准分子诊断等领域展现出良好的应用潜力。 该研究立足于临床检验应用的角度, 简要阐述了SERS技术原理及SERS增强理论, 重点介绍了SERS在核酸检测方面的最新研究方法及研究成果。 传统的非标记型检测方法是直接检测靶核酸的拉曼信号, 但其灵敏度和特异性并不能满足检测要求。 在标记型SERS核酸检测技术中, 充分利用SERS的“指纹图谱”分析优势, 以DNA探针的方式将拉曼活性分子与靶核酸连接, 通过对DNA探针上拉曼活性分子信号变化的检测和分析, 可实现对靶核酸的定性及定量分析, 达到可控度及稳定性好的高通量检测目的, 提高检测灵敏度及特异性。 按照不同的拉曼信号放大方式, SERS标记型核酸检测方法主要包括: “夹心法”、 “信号开关法”及链式杂交反应信号放大法, 特别以夹心法检测策略的灵敏度最高。 已有研究表明SERS在DNA/RNA检测应用中可克服传统方法对样本要求高、 耗时等缺点, 实现灵敏快速的检测分析, 为核酸分子的实时快速检测及临床疾病的实时精准诊断提供有效的分析工具。 同时, 指出了SERS技术在临床应用方面依然面临诸多挑战: (1)拉曼活性分子与纳米颗粒的结合稳定性差, 较难实现大规模生产重现性能好、 可长期稳定储存的高灵敏度SERS探针; (2)临床生物样本成分复杂, 对SERS检测信号的干扰因素较多, 因此选择有效的数据分析方法非常重要; (3)研究高灵敏、 易操作、 低成本的拉曼光谱仪是将SERS技术转化为临床实际应用的关键。 随着SERS研究的深入及多学科领域的交叉发展, SERS技术有望广泛应用于核酸检测以及整个生物医学检测领域, 为生命科学提供一种强大的分析技术。
拉曼光谱 表面增强拉曼散射(SERS) 核酸检测 SERS探针 Raman spectroscopy Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) Nucleic acid detection SERS tags 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3021
