光纖生物傳感器研究有突破cTnI檢測(cè)達(dá)最高靈敏度

Biosensors and Bioelectronics（Volume 106）近期刊發(fā)了長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所吳一輝研究小組提出的一種基于光纖耦合器的無標(biāo)超高靈敏度生物傳感器，對(duì)急性心肌梗塞檢測(cè)標(biāo)志物心肌肌鈣蛋白I(cTnI) 的檢出達(dá)到目前世界最高靈敏度。

這種傳感器基于光纖耦合器中奇模和偶模的干涉效應(yīng)，兩個(gè)相干模式的群有效折射率相等時(shí)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即零色散，此時(shí)的靈敏度理論為無窮大。實(shí)驗(yàn)中，通過檢測(cè)近轉(zhuǎn)折點(diǎn)的光譜曲線得到的折射率靈敏度為91777.9nm/RIU，對(duì)cTnI的檢出限為2fg/mL，為目前國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域取得的最高靈敏度。這種光纖耦合器傳感器具有良好的特異性和重復(fù)性，對(duì)后期生物傳感器的實(shí)用化具有重要意義。除了cTnI，該生物傳感器還可用于其他生物標(biāo)志物的檢測(cè)。

cTnI是一種僅存在于心肌細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)蛋白亞型，以其顯著的特異性和敏感性成為急性心肌梗塞檢測(cè)的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。當(dāng)發(fā)生心肌損傷時(shí)，cTnI釋放并進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)中數(shù)小時(shí)候后達(dá)到峰值并維持6天～ 8天，但作為生物標(biāo)志物在發(fā)病前后血液中的cTnI濃度極低，對(duì)臨床診斷提出了非常苛刻的要求。所以，這項(xiàng)研究的成功對(duì)心肌梗塞、癌癥等生物標(biāo)志物的檢測(cè)具有重要意義。

可嵌于RFID中的石墨烯傳感器終將改變物聯(lián)網(wǎng)

據(jù)2018年1月8日的Scientific Reports報(bào)道，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的研究人員通過在石墨烯上層疊一層氧化石墨烯，產(chǎn)生了一種靈活的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由此設(shè)計(jì)了一種可嵌于RFID中的石墨烯濕度傳感器，可連接到任意無線網(wǎng)，能夠與WiFi和5G網(wǎng)絡(luò)兼容。設(shè)備可通過接收器來獲取能源，無需電池電源支持。

具有RFID屬性的傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的核心所在。這項(xiàng)革命性的設(shè)計(jì)，其開創(chuàng)之處在于傳感器可以逐層復(fù)制，實(shí)現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)，而且批量生產(chǎn)的成本非常低。這種傳感器的設(shè)計(jì)思路將有可能徹底改變物聯(lián)網(wǎng)。這項(xiàng)新發(fā)明將提供廣闊的應(yīng)用，比如無源智能無線控制系統(tǒng)，監(jiān)控那些對(duì)濕度、食品安全、醫(yī)療衛(wèi)生以及核廢料等敏感的生產(chǎn)過程。

該研究的項(xiàng)目主管Zhirun Hu博士說道：“這項(xiàng)研究不會(huì)因?yàn)樾聭?yīng)用而終結(jié)，而是引導(dǎo)了新的可能性，通過將該技術(shù)與其他2-D材料相結(jié)合，未來有可能會(huì)打開一個(gè)無線傳感應(yīng)用領(lǐng)域的新視野?！?/p>

3D微納結(jié)構(gòu)自成型技術(shù)助力開發(fā)柔性傳感器

Advanced Materials最新一期（2018，30（3））封面報(bào)導(dǎo)了我國(guó)科研人員在3D微納米結(jié)構(gòu)組裝研究的一項(xiàng)成果——由中科院化學(xué)研究所宋延林等提出的一種用于納米多組件體系結(jié)構(gòu)的3D自成型策略。該研究對(duì)納米材料的精細(xì)圖案化組裝、印刷柔性傳感器、光學(xué)器件、透明導(dǎo)電膜和最優(yōu)微納串線應(yīng)用方面具有重要意義。

研究人員以液滴操控微納結(jié)構(gòu)立體成型為研究出發(fā)點(diǎn)，利用模板誘導(dǎo)液滴在3D空間內(nèi)自發(fā)收縮，實(shí)現(xiàn)了單一或多材料的3D微納結(jié)構(gòu)的快速組裝成型。液體自發(fā)收縮成型的過程遵循熱力學(xué)最穩(wěn)定狀態(tài)，在連接方式上符合數(shù)學(xué)的最優(yōu)連接，使液體中的納米材料通過一步組裝形成最優(yōu)化結(jié)構(gòu)。基于銀納米顆粒的立體微納電路顯示了在立體集成電路的潛在應(yīng)用；基于兩種量子點(diǎn)共組裝的3D微納結(jié)構(gòu)在間隔小于3μm時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)良好的多色顯示。這種通過液滴自發(fā)成型組裝的3D微納結(jié)構(gòu)，為新型立體光電器件的發(fā)展提供了新思路。

近年來，3D微納米結(jié)構(gòu)的組裝研究，尤其是3D結(jié)構(gòu)對(duì)立體電路及光電器件的制備尤其引有關(guān)注。然而，傳統(tǒng)方法很難實(shí)現(xiàn)自支撐3D懸空結(jié)構(gòu)，且所適用的材料十分有限。因此，研究簡(jiǎn)便普適的3D微納結(jié)構(gòu)制備方法對(duì)新型光電器件的發(fā)展具有重要意義。