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    我國學者在光纖單分子檢測研究方面取得新進展

    日期 2020-01-08   來源:信息科學部   作者:張麗佳 孫玲 潘慶  【 】   【打印】   【關閉

    圖. (A) 光纖表面修飾納米金三角片/黑磷復合體系過程示意圖; (B) 傳感器在1 aM濃度的ErbB2溶液中的單分子響應(一個ErbB2分子引起傳感器輸出波長的一個臺階變化); (C-D) 傳感器捕獲乳腺癌細胞MCF-7并通過光熱作用將其殺死的光學顯微鏡照片

      在國家自然科學基金項目(項目編號:U1701268, 61805106)等資助下,暨南大學關柏鷗教授團隊在光纖單分子檢測及光熱療法研究方面取得新進展。研究成果以“Single-molecule Detection of Biomarker and Localized Cellular Photothermal Therapy Using an Optical Microfiber with Nanointerface”(利用具有納米界面的光學微纖維實現生物標志物單分子檢測和局部細胞光熱療法)為題,于2019年12月20日在線發表在Science Advances(《科學進展》)上。論文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaax4659。

      疾病的生物標志物檢測能夠為疾病的早期發現與判定提供依據。光纖傳感器具有尺寸小巧、可撓曲、不受電磁干擾、適于介入式檢測、成本低廉等優點,在生物標志物檢測方面有獨特優勢。然而在疾病早期,生物標志物含量很低。能否將含量極低的標志物檢測出來,很大程度上取決于檢測儀器的靈敏度水平。如何增強響應靈敏度,是當前光纖生物傳感器技術面臨的一個難點問題。

      針對上述難題,研究團隊采用界面構筑技術提升光纖生物傳感器的靈敏度,通過在光纖表面修飾納米金三角片/黑磷復合體系,利用局域表面等離子體共振效應增強光纖倏逝場與待測樣品之間的相互作用,實現了乳腺癌標志物ErbB2的單分子檢測(圖)。該傳感器具有良好的特異性,只對ErbB2目標分子響應。在實現單分子檢測的基礎上,光纖表面納米金三角片/黑磷復合體系的光熱效應還能夠殺死癌細胞。研究團隊采用結構簡單、制作容易、成本低廉的錐形微光纖作為傳感元件,并將局域表面等離子體共振波長調節到了1550nm波段,利用光通信行業廣泛采用的通用器件構建傳感系統,可有效降低系統成本。該技術不依賴于光學結構,對長周期光纖光柵、D型光纖、微納光纖等光纖元件具有普適性。

      研究工作為光纖單分子檢測及細胞水平的診療一體化開辟了一種可能的途徑。




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