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kk体育研究人员使用光频梳(OFC)开发新型生物传感器
发布:2023-09-28 10:57:50 浏览:

  kk体育在不断变化的生物医学研究世界中,对更好的诊断工具和技术的不断追求是无止境的。在最新的研究中,光频率梳( Optical Frequency Combs,OFC)作为传感器的应用,而不仅仅是光源。日本光德岛大学和高知理工大学的研究人员冒险采用了这种开创性的方法,为超敏感的病毒和癌症生物标志物检测提供了一条有前途的新途径。

  根据定义,OFC是由许多等距频率模式组成的光谱kk体育,类似于梳子的牙齿。传统上用作相干光源的OFC,现在正被创新地用作高精度传感器。它们的独特属性在于它们能够将光学频移转换为电频移,弥合光学和电气测量领域之间的差别。

  当深入研究将OFC用作传感器时,人们开始了解光电频移的重要性。传统的光学传感涉及根据样品浓度测量光谱的变化。这些变化,通常很小,很难准确检测。然而,使用OFC,这些微小的光谱偏移可以转化为易于测量的电频率偏移。

  在基于OFC的传感领域,目标(如生物分子)和传感器之间的相互作用引发了传感器周围光学特性的变化。通过努力监测这些变化,OFC可以检测目标的存在、浓度甚至状态。

  然而,使用OFC作为传感器并非没有挑战。一个主要障碍是它们对环境变化的易感性,特别是温度kk体育。为了抵消这一点,研究人员采用了双OFC系统。其中一个OFC作为主要传感介质,而另一个则作为参考基准用于消除任何环境干扰。其结果是一个仅聚焦于目标的传感器,消除了环境噪音中的错误。

  要使任何传感器被认为是有效的,特别是在复杂的生物传感世界中,特异性是最重要的kk体育。优化传感器以防止非特异性吸附非常重要,传感器需要仅与其预期的目标分子相互作用,而不是与其他非目标实体相互作用。

  简单地说,吸附是指分子从液体或气体与表面的结合。在生物传感中,非特异性吸附是无关分子的不良结合。这种情况可能会严重影响传感器的准确性和灵敏度kk体育。

  为了解决这个问题,研究团队专注于几种优化策略。一种方法包括在传感器上涂上抑制不需要的 分子的特定材料。另一种被称为“功能化”的方法,在化学上修改了传感器的表面,以拥有选择性地结合目标分子的基团。此外,在传感器上设计纳米级物理结构也可以通过使非目标分子在能量上不利于结合来阻止非特异性吸附。

  该研究团队的开创性工作正在为生物传感的新时代铺平道路。他们使用OFC作为传感器的创新方法在检测SARS-CoV-2病毒方面表现出非凡的灵敏度kk体育。这一突破在超早期检测其他具有重大健康风险的传染性病原体、癌症生物标志物和环境污染物方面具有巨大潜力。

  总之,光学频率梳作为传感器的变革性应用凸显了生物医学研究领域的无限可能性。随着研究人员继续突破可能的界限,超敏感、准确和快速生物传感的梦想正在成为有形的现实。