近日，庄松林院士领导的太赫兹技术创新团队在《传感器与驱动器 B：化学》（Sensors and Actuators B: Chemical）（IF=8.4,中科院一区TOP）上发表题为“金纳米颗粒修饰的太赫兹晶格调控安纳极子免疫传感器”（Terahertz Lattice enhanced Quasi-Anapole Immunosensor assisted by protein antibody and AuNPs）的研究成果。博士生骆程程为第一作者，陈麟教授、朱亦鸣教授和Ranjan Singh教授为通讯作者。
在太赫兹波段，大分子蛋白质等有直接的特征吸收，这是因为分子间化学键，比如范德华键、氢键的振动能级落在太赫兹波段。超表面免疫传感器是生物传感器的一个重要分支，当超表面结构上预先制备特定生物分子抗体时，就形成了一种免疫传感器，其能够高效的吸附相应抗原分子，实现高灵敏度与特异性的太赫兹生物蛋白检测。然而，之前设计的超表面结构存在辐射损耗大，灵敏度低等问题。在物理学中，Anapole模式由于远场观测到的电偶极子和磁偶极子具有等幅反相的特征，对辐射损耗起到了一定的抑制作用。太赫兹技术创新团队联合新加坡南洋理工大学Thomas Tan CaiWei博士和Ranjan Singh教授，提出了一种用于SARS-CoV-2刺突蛋白的特异性检测的高灵敏太赫兹超表面免疫传感器。上海科源电子科技有限公司袁旭军总经理和上海市疾控中心的张曦主任也参与了SARS-CoV-2蛋白的讨论。本工作在设计Anapole模式超表面的基础上，利用Lattice模式对其进行调制，利用超表面周期结构中的非辐射瑞利散射，进一步抑制辐射损耗，将免疫传感器的Q值优化到89，FOM达到26.7。研究人员利用金纳米颗粒与SARS-CoV-2蛋白抗体对该超表面进行生物修饰，制备了一种具有特异性的SARS-CoV-2免疫传感器，当抗体浓度为50 pg/mL时，检测极限达到3 pg/mL（39 fmol）。实验结果还表明，免疫传感器的检测下限与表面修饰的抗体浓度密切相关。该项工作为高灵敏度和特异性生物分子免疫传感器的设计提供了新的解决方案，在太赫兹生物医学领域有潜在的应用价值。
金纳米颗粒修饰的太赫兹晶格调控安纳极子免疫传感器工作原理示意图
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.135628