近日，光電學院莊松林院士領導的太赫茲技術創新團隊博士生駱程程在《傳感器與驅動器B：化學》（SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL）上發表題為“金納米顆粒修飾的太赫茲晶格調控安納極子免疫傳感器”（Terahertz Lattice enhanced Quasi-Anapole Immunosensor assisted by protein antibody and AuNPs）的研究成果㊗️。博士生駱程程為第一作者，陳麟教授、朱亦鳴教授和Ranjan Singh教授為通訊作者🤌🏽。該項工作為高靈敏度和特異性生物分子免疫傳感器的設計提供了新的解決方案，在太赫茲生物醫學領域有潛在的應用價值🙎🏼♂️。
在太赫茲波段，大分子蛋白質等有直接的特征吸收⟹，這是因為分子間化學鍵，比如範德華鍵、氫鍵的振動能級落在太赫茲波段🕎𓀏。超表面免疫傳感器是生物傳感器的一個重要分支，當超表面結構上預先製備特定生物分子抗體時，就形成了一種免疫傳感器🙆🏽♂️，其能夠高效的吸附相應抗原分子，實現高靈敏度與特異性的太赫茲生物蛋白檢測。然而，現有設計的超表面結構存在輻射損耗大，靈敏度低等問題🐇。在物理學中，電磁矩模式由於遠場觀測到的電偶極子和磁偶極子具有等幅反相的特征，對輻射損耗起到了一定的抑製作用。
對此，太赫茲技術創新團隊聯合新加坡南洋理工大學Thomas Tan CaiWei博士和Ranjan Singh教授，提出了一種用於新型冠狀病毒刺突蛋白的特異性檢測的高靈敏太赫茲超表面免疫傳感器。上海科源電子科技有限公司袁旭軍總經理和上海市疾控中心的張曦主任也參與了新型冠狀病毒蛋白的討論。本工作在設計電磁矩模式超表面的基礎上，利用格子金屬架模式對其進行調製，利用超表面周期結構中的非輻射瑞利散射🏰，進一步抑製輻射損耗，將免疫傳感器的Q值優化到89，FOM值達到26.7
研究人員利用金納米顆粒與新型冠狀病毒蛋白抗體對該超表面進行生物修飾，製備了一種具有特異性的新型冠狀病毒免疫傳感器，當抗體濃度為50 pg/mL時🦔，檢測極限達到3 pg/mL（39 fmol）。實驗結果還表明，免疫傳感器的檢測下限與表面修飾的抗體濃度密切相關。
金納米顆粒修飾的太赫茲晶格調控安納極子免疫傳感器工作原理示意圖
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.135628
供稿：光電學院
