浙江大学刘湘江教授《Science》子刊:发明柔性可穿戴式SERS传感器

发布者:IBEtest发布时间:2021-01-05浏览次数:18

近日,浙江大学智能生物产业装备创新团队(IBE)刘湘江教授在《Science》子刊发表题为“Wearable plasmonic-metasurface sensor for noninvasive and universal molecular fingerprint detection on biointerfaces”的研究论文。该文首次报道了一种新型的柔性SERS传感器,可实现生物体内多目标物分子的无损、实时、在线监测,填补了现有可穿戴式传感技术的空白。

1 柔性可穿戴式SERS传感器的示意图

柔性传感器是获得生物个体差异化生理信息的重要手段。柔性传感器件通常由构筑在低弹性模量材料上的传感单元构成,相对于传统硅基传感器件,能消除器件对生物组织的物理损伤,从而能在直接贴敷在生物体表面,实现生物体生理信息不间断监测。但是,目前绝大部分基于电信号的柔性传感器,仅能监测几个宏观物理量(湿度、温度、应变等),以及少数化合物,不具有广义上的分子识别能力。因此,实现在分子层面对生理过程进行监测仍具有很大挑战性。

2 传感器的检测原理

针对上述难题,该研究首次将表面增强拉曼散射(SERS)作为柔性传感器的底层传感原理。SERS利用具有等离激元的金属纳米结构(SERS 活性基底)尖端和间隙处产生很强的局域电磁场方法目标分子拉曼信号,具有高选择性(每个分子都有唯一拉曼光谱“指纹”)和检测灵敏度(单分子检测)。该研究解决脆弱的金属纳米结构在各种变形下保持SERS活性的技术难题,结合无创样品提取技术,成功实现了体内微量化合物的实时动态检测,为评估生物体健康状态提供了一种通用、灵敏的分子跟踪手段。针对可穿戴式传感器特殊的应用场景,该研究团队还研发了便携式拉曼光谱扫描设备“Raman scanner”

3 体内微量化合物的实时动态检测。

4 课题组开发的便携式拉曼扫描仪器。

参考文献:

Yingli Wang, Chen Zhao, Jingjing Wang, Xuan Luo, Lijuan Xie, Shijie Zhan, Jongmin Kim, Xiaozhi Wang, Xiangjiang Liu,* Yibin, Ying. Wearable Plasmonic-Metasurface Sensor for Non-invasive and Universal Molecular Fingerprint Detection on Biointerfaces. Science Advances, 2021, 7(4), eabe4553.

原文链接:https://advances.sciencemag.org/content/7/4/eabe4553.full