在TiO₂纳米通道基膜中构建高活性SERS腔:用于识别挥发性化物生物标记物的选择性装置

科学领域:

• 分析化学 分析化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 对挥发性化物生物标志物的准确,敏感和选择性现场查对于早期肺癌诊断和治疗至关重要.
• 表面增强拉曼散射 (SERS) 气体传感面临由于低拉曼截面和呼吸干扰的挑战.

研究的目的:

• 设计一种SERS传感基板,用于检测呼出的挥发性有机化合物 (VOC) 作为肺癌生物标志物.
• 为了增强气态分析物的捕获和吸附,用于微量测量.
• 开发一种更准确,更客观的方法来识别气态化物种.

主要方法:

• 作为SERS基材,使用了不对称地涂层的金 (Au) 和二氧化 (TiO2) 纳米通道膜 (Au/TiO2 NM).
• 将ZIF-8集成到Au/TiO2 NM中,以在Au纳米粒子 (NP) 和金属有机框架 (MOF) 之间创建界面纳米腔,以限制气体.
• 使用希夫基反应与4-aminothiophene (4-ATP) 和甲 (肺癌标志物模型) 进行检测,并与机器学习 (ML) 进行数据分析.

主要成果:

• Au/TiO2 NM基板为微量测量提供了均放大的拉曼信号.
• 接口纳米腔有效地增强了气态分析物的捕获和吸附.
• 通过SERS,希夫基反应和ML的结合,可以准确地检测甲的痕迹和多组分,从而消除了主观评估.

结论:

• 开发的ZIF-8覆盖的Au/TiO2 NM SERS传感基板显示出在呼出的呼吸中检测挥发性化物生物标志物的显著前景.
• 这种膜传感装置可促进高效的气体扩散和分析物捕获,这对于敏感检测至关重要.
• 与机器学习的整合提供了一个强大的平台,用于精确的肺癌点诊测试 (POCT).