一个表面增强的拉曼散射数字微流体生物传感平台,与1D卷积神经网络集成,用于非侵入性检测炎症标记物

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 分析化学 分析化学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 早期的败血症诊断是关键的,但使用非侵入性炎症标志物 (IMs) 具有挑战性.
• 当前的诊断方法往往缺乏灵敏度,速度或需要侵入性程序.

研究的目的:

• 开发一个集成的传感平台,将表面增强的拉曼散射 (SERS) 和数字微流体 (DMF) 结合起来,用于在汗水中敏感,自动检测C反应蛋白 (CRP).
• 建立一个强大的分析模型,以在非侵入性样本中准确量化CRP.

主要方法:

• 开发一个SERS-DMF平台,利用功能化的Au@Fe3O4磁纳米粒子和SERS标签用于三明治免疫复合体的形成.
• 在DMF芯片上进行自动滴滴操纵,用于样本丰富和现场检测.
• 应用一维卷积神经网络 (1D-CNN) 进行定量CRP分析.

主要成果:

• 该SERS-DMF平台实现了快速CRP检测 (在20分钟内),检测极限低 (0.77ppg/mL),明显低于临床值.
• 该平台表现出高可靠性,与ELISA一致,以及与1D-CNN模型的优异定量准确性 (R2=0.994,RMSE=0.135).
• 综合系统表现出优越的性能,与传统的分析方法相比,用于痕迹分析物检测.

结论:

• 开发的SERS-DMF平台通过检测汗水中的CRP等炎症标志物,为早期败血症查提供了一个非侵入性,快速和自动化的解决方案.
• 这项技术为开发具有超低样本消耗和高效率的先进诊断设备提供了创新的基础.