新研究

光纖生物傳感器研究有突破cTnI檢測達最高靈敏度

Biosensors and Bioelectronics（Volume 106）近期刊發了長春光學精密機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超高靈敏度生物傳感器，對急性心肌梗塞檢測標志物心肌肌鈣蛋白I(cTnI) 的檢出達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，兩個相干模式的群有效折射率相等時，出現轉折點，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，為目前國際相關領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志物的檢測。

cTnI是一種僅存在于心肌細胞中的結構蛋白亞型，以其顯著的特異性和敏感性成為急性心肌梗塞檢測的“黃金標準”。當發生心肌損傷時，cTnI釋放并進入血液循環系統中數小時候后達到峰值并維持6天～ 8天，但作為生物標志物在發病前后血液中的cTnI濃度極低，對臨床診斷提出了非常苛刻的要求。所以，這項研究的成功對心肌梗塞、癌癥等生物標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網

據2018年1月8日的Scientific Reports報道，英國曼徹斯特大學的研究人員通過在石墨烯上層疊一層氧化石墨烯，產生了一種靈活的異質結構，由此設計了一種可嵌于RFID中的石墨烯濕度傳感器，可連接到任意無線網，能夠與WiFi和5G網絡兼容。設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網的核心所在。這項革命性的設計，其開創之處在于傳感器可以逐層復制，實現各種結構，而且批量生產的成本非常低。這種傳感器的設計思路將有可能徹底改變物聯網。這項新發明將提供廣闊的應用，比如無源智能無線控制系統，監控那些對濕度、食品安全、醫療衛生以及核廢料等敏感的生產過程。

該研究的項目主管Zhirun Hu博士說道：“這項研究不會因為新應用而終結，而是引導了新的可能性，通過將該技術與其他2-D材料相結合，未來有可能會打開一個無線傳感應用領域的新視野。”

3D微納結構自成型技術助力開發柔性傳感器

Advanced Materials最新一期（2018，30（3））封面報導了我國科研人員在3D微納米結構組裝研究的一項成果——由中科院化學研究所宋延林等提出的一種用于納米多組件體系結構的3D自成型策略。該研究對納米材料的精細圖案化組裝、印刷柔性傳感器、光學器件、透明導電膜和最優微納串線應用方面具有重要意義。

研究人員以液滴操控微納結構立體成型為研究出發點，利用模板誘導液滴在3D空間內自發收縮，實現了單一或多材料的3D微納結構的快速組裝成型。液體自發收縮成型的過程遵循熱力學最穩定狀態，在連接方式上符合數學的最優連接，使液體中的納米材料通過一步組裝形成最優化結構。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用；基于兩種量子點共組裝的3D微納結構在間隔小于3μm時仍能實現良好的多色顯示。這種通過液滴自發成型組裝的3D微納結構，為新型立體光電器件的發展提供了新思路。

近年來，3D微納米結構的組裝研究，尤其是3D結構對立體電路及光電器件的制備尤其引有關注。然而，傳統方法很難實現自支撐3D懸空結構，且所適用的材料十分有限。因此，研究簡便普適的3D微納結構制備方法對新型光電器件的發展具有重要意義。