【儀表網 儀表研發】細菌、病毒、真菌等與生命健康相關。臨床常用的細菌檢測方法是平板計數法，需要將菌液培養1-2天，操作繁瑣，費時費力，亟待發展快速靈敏的細菌檢測新方法，這是納米生物檢測領域的重要目標之一。
中國科學院化學研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林課題組在納米光子結構的印刷制備、光學性質調控、機理研究和生物檢測應用等方面取得了系列進展(Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 24234；Chem. Rev., 2022, 122, 5, 5144–5164；Matter, 2022, 5, 1865-1876；Adv. Mater. Interfaces, 2022, 9, 2102164；Sci. Bull., 2022, 67 , 1191–1193；ACS Nano, 2022, 16, 10, 16563–16573)。科研人員利用綠色印刷技術精確地控制納米光子結構的組裝過程，通過周期性地排列結構單元實現了顯著的光子共振增強效應，為超靈敏可視化檢測生物標志物提供了新途徑。
近日，該課題組將一維納米結構的光學信號放大作用與蒸發過程中毛細力驅動的顆粒預富集相結合，設計出快速超靈敏的微生物檢測芯片。研究以聚苯乙烯微球懸浮液為墨水，在基底上印刷制備了大面積的一維納米光子結構，并利用聚苯乙烯微球表面大量的羧基高效偶聯抗體，特異性地識別待檢測樣本中的致病菌。研究發現，將毛細力誘導的咖啡環效應引入微生物檢測，可在基底上對目標病原體進行預富集，提高檢測效率。除了捕獲細菌，納米光子結構還具有強的光場局域能力，可顯著增強細菌的散射光信號，提高檢測靈敏度，能夠在單細胞水平上對其物理特征如生理環境、活性、繁殖狀態進行可視化分析。進一步，研究實現了連續監測水、血清、尿液以及蔬菜等樣本中的細菌情況。這種生物檢測芯片制備簡單、成本低，能夠結合普通的商業顯微鏡或者手機直接獲取檢測結果，在醫療診斷、食品安全、環境監測和農業等領域具有廣闊的應用前景。
相關研究成果發表在Advanced Materials上。研究工作得到國家自然科學基金、科技部、中科院和北京市的支持。
基于一維納米光子結構生物芯片快速、超靈敏檢測細菌感染
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