柔性表面增强拉曼散射传感器：即时诊断新策略

来源：研之成理

DOI:10.1002/advs.201900925

过去二十年，随着纳米科技、智能手机以及无线通信等科学技术的蓬勃发展，“即时诊断”(Point-of-Care diagnostics) 在健康护理、环境监测、食品安全、国防安全等领域备受关注。相比于传统基于实验室大型复杂设备检测法，即时诊断技术通过便携式芯片和仪器快速出具检测结果，具有灵活、使用简易、实时检验、无需专业技术人员操作等属性。因此，即时诊断特别适用于家庭自诊断，以及偏远或资源匮乏地区的医学诊治。其中一个典型例子就是用于糖尿病患者快速监测的血糖试纸，但这种家用型血糖监测手段往往存在精度低、有创伤等不足。表面增强拉曼散射(SERS)可以在单分子水平上探测物质结构，具有直接、准确、快速、无损检测等优点。过去几十年，基于电磁场（主要）或电荷转移增强机理，SERS技术研究的核心之一是寻找实用的用于拉曼信号增强的高性能基底，主要包括金属及其复合结构的纳米颗粒胶体或具有纳米尺度的硬性金属基底。然而，这类传统的SERS传感芯片在即时诊断应用中存在缺陷，例如检测物质通常需要被提取再吸附于SERS衬底。为弥补其不足同时发挥SERS独特优势，近年来，柔性SERS传感器应运而生。

新加坡国立大学洪明辉院士团队全面深入总结了柔性SERS传感技术的研究进展（Advanced Science, DOI:10.1002/advs.201900925），主要包括三大方面：1）纳米结构和光学性质可调控的SERS基底；2）涂抹采样SERS检测法；3）原位SERS检测法。针对此，文章重点分析讨论了如何基于上述柔性SERS传感芯片来提高大分子检测效率，改善金属纳米结构与柔性衬底的粘附性，增强被检测分子提取效率以及减小衬底厚度、改善透光性等问题。另外，文章也介绍了其它新兴的柔性SERS技术，例如，基于能量转换的SERS传感器、基于柔性衬底的微球阵列增强SERS技术，以及可穿戴防伪SERS应用。文章最后展望分析了柔性SERS技术在即时诊断实际应用中存在的挑战，例如，大部分柔性聚合物衬底拉曼背景信号较强、基于纯金属柔性SERS芯片以及便携式拉曼光谱仪成本较高等。其中，在大尺寸低成本制备柔性透明SERS膜方面，基于生物降解性聚己内酯（PCL）膜的机械拉伸来实现大面积均匀柔性透明SERS传感器的方法值得借鉴。另外，柔性SERS技术与其它可穿戴柔性物理化学传感器的有效集成将为全面即时诊断分析个人健康状况提供新思路。

作者简介

竹井 邦晴（Kuniharu Takei），日本大阪府立大学电子物理系教授。2009年于丰桥技术科学大学获得博士学位。2009至2013年，在加州大学伯克利分校任博士后研究员（合作导师：Ali Javey教授）。入选2013年度《麻省理工科技评论》“35岁以下世界排名前35位的创新者”。Kuniharu Takei教授主要致力于高性能、多功能柔性可穿戴传感器的开发应用。

洪明辉，新加坡国立大学教授，新加坡工程院院士，激光光学领域的著名学者和领军人物，长期从事激光微纳加工及检测技术研究。新加坡工程师协会副主席、美国光学学会会士、国际光学工程学会会士以及国际光子和激光工程学会会士和副主席。担任Opto-Electronic Advances和《光电工程》的执行主编。洪教授也是新加坡国立大学孵化成功的一家高科技企业——新加坡光科技有限公司（Phaos Technology Pte. Ltd）的主席。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900925