光纖生物傳感器研究有突破cTnI檢測達(dá)最高靈敏度

Biosensors and Bioelectronics（Volume 106）近期刊發(fā)了長春光學(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，對急性心肌梗塞檢測標(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)，兩個相干模式的群有效折射率相等時，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，即零色散，此時的靈敏度理論為無窮大。實驗中，通過檢測近轉(zhuǎn)折點的光譜曲線得到的折射率靈敏度為91777.9nm/RIU，對cTnI的檢出限為2fg/mL，為目前國際相關(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，對后期生物傳感器的實用化具有重要意義。除了cTnI，該生物傳感器還可用于其他生物標(biāo)志物的檢測。

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的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。當(dāng)發(fā)生心肌損傷時，cTnI釋放并進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)中數(shù)小時候后達(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，對臨床診斷提出了非?？量痰囊?。所以，這項研究的成功對心肌梗塞、癌癥等生物標(biāo)志物的檢測具有重要意義。

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報道，英國曼徹斯特大學(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。這項革命性的設(shè)計，其開創(chuàng)之處在于傳感器可以逐層復(fù)制，實現(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)計思路將有可能徹底改變物聯(lián)網(wǎng)。這項新發(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。

該研究的項目主管Zhirun Hu博士說道：“這項研究不會因為新應(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，未來有可能會打開一個無線傳感應(yīng)用領(lǐng)域的新視野。”

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））封面報導(dǎo)了我國科研人員在3D微納米結(jié)構(gòu)組裝研究的一項成果——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，利用模板誘導(dǎo)液滴在3D空間內(nèi)自發(fā)收縮，實現(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)?；阢y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；基于兩種量子點共組裝的3D微納結(jié)構(gòu)在間隔小于3μm時仍能實現(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，研究簡便普適的3D微納結(jié)構(gòu)制備方法對新型光電器件的發(fā)展具有重要意義。