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我校光电与信息工程学院冯尚源教授、林多博士团队在高通量SERS光谱检测平台的设计及应用领域取得重要进展

时间:2021-10-04浏览:735设置

高效的早期筛查对于癌症等疾病的预防和诊断至关重要,可极大提高患者的生存率。近年来,具有超高检测灵敏度的表面增强拉曼光谱(SERS)技术在肿瘤检测方面表现出巨大应用潜力,其中基于非标记SERS的血液分析技术具有无创、简便和有效克服肿瘤异质性检测等优势,然而在实际应用中,仍然存在以下挑战:(1)由于样本制备过程中“咖啡环效应”的存在,导致SERS信号的重复性降低以及波动的增大,给检测标准化带来困难;(2SERS光谱检测过程中需要对样品的检测位点进行逐个人工定位,存在主观依赖性以及耗时等不足,无法满足大样本、多癌种的高通量与精准检测需求,阻碍了其进一步的临床转化应用。针对以上不足,课题组研发出一套具有超疏水、自定位功能的SERS光谱检测平台。得益于特殊设计的超疏水圆弧形凹槽阵列,该平台不仅可以克服咖啡环效应,实现目标的自动定位与高通量快速检测,还能同时提高检测灵敏度(检测极限:10-12 M)与信号重复性(相对标准偏差:3.7%)。利用该检测平台对乳腺癌患者、白血病患者、乙肝患者和正常自愿者血清样本进行检测分析,获得了四类样本高质量的血液特征SERS光谱,同时利用深度学习算法,挖掘潜在的诊断信息,建立高效的诊断模型,可对四类样本进行准确(>80%)识别与分类。该检测平台的建立有助于开展多组分、多癌种、大样本的高效检测研究,有望进行临床应用转化,为肿瘤的早期筛查、进展监测以及预后评估提供光学检测新方法。

研究成果以High Throughput Blood Analysis Based on Deep Learning Algorithm and Self-Positioning Super-Hydrophobic SERS Platform for Non-Invasive Multi-Disease Screening为题发表在《Advanced Functional Materials》(IF=18.808,一区TOP),手机轮盘为第一单位,博士研究生林学亮为第一作者,冯尚源教授、林多博士以及福州大学宋继彬教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、福建省高校产学合作项目、手机轮盘“宝琛计划”高端人才计划、教育部创新团队计划等项目的资助。

模型2

超疏水自定位血液SERS检测平台用于多种疾病的高通量检测示意图。

 

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202103382

 



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