黄又举教授ACS Nano：柔性等离子激元生物传感器在人体健康监测中的应用

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贵金属纳米粒子由于其电学和光学特性，被广泛应用于生物传感检测。贵金属纳米粒子对光独特的吸收及可控的电性能，赋予其在等离子激元生物传感器敏感元件中独特的优势。近年来，通过集成 “Plasmonic”和“Flexible”功能，柔性等离子激元生物传感器以保形（conformal）和自适应（adaptive）的方式在医疗保健等领域崭露头角，如手腕脉冲监测器、体温检测、血糖分析等。前期，黄又举教授团队在等离子激元和荧光生物传感器（Advanced Materials 2021, 33, 2007768; Biomaterials 2021, 268, 120582; Nanoscale 2020, 12, 7433; Advanced Optical Materials 2020, 1902082; ACS Applied Materials & Interfaces 2020, 12, 11296），以及高分子柔性电子皮肤（Science Advances 2021, 7, eabk2852; Chemistry of Materials 2021, 33, 6731; ACS Applied Materials & Interfaces 2019, 11, 39, 36259; Chemistry of Materials 2018, 30, 1989）等方面做了系列研究性工作。近期，我院黄又举教授团队总结了柔性等离子激元生物传感器在人体健康监测领域的研究进展，以“Flexible Plasmonic Biosensors for Healthcare Monitoring: Progress and Prospects”为题，发表综述于《ACS Nano》上。

图1. 柔性等离子激元生物传感器在人体健康监测中的应用示意图。

     与传统刚性等离子激元生物传感器不同，柔性等离子激元生物传感器在人体健康监测领域表现出独特的优势，主要包括：（1）基于柔性基底的可控等离子耦合和量子隧穿效应，从而可实现检测灵敏度和检测范围的精确可调；（2）根据检测对象和应用场景可控的保形性和粘附性；（3）等离子激元和柔性基底多样化的复合方式赋予柔性等离子生物传感器高检测稳定性和机械稳定性；（4）柔性等离子激元生物传感器对于植入式或特殊部位的高生物相容性。

图2. 柔性等离子激元生物传感器相对于传统刚性检测体系在人体健康监测中的优势。

       基于多样化的构建方法（包括物理共混，模板法及嵌入式生长等等），柔性等离子生物传感器在人体健康监测领域中的应用也被详细总结，包括血糖、体温、运动、气体（尤其是VOC及COVID-19）、离子及人体健康相关疾病标志物的监测等等。
虽然柔性等离子激元生物传感器在人体健康监测领域发展迅速，但仍然存在较大的挑战，主要体现在以下几个方面：（1）突破柔性等离子激元生物传感器件的尺寸限制；（2）鉴于贵金属纳米粒子的特征光吸收和响应性能，柔性等离子激元生物传感器有望实现高稳定和超灵敏的比色生物传感；（3）开发高生物相容性和生物可降解性的柔性等离子体生物传感器；（4）柔性等离子激元生物传感器向公共卫生干预的推广；（5）建立完善的等离子激元生物传感器与临床医疗的反馈机制。
        该工作第一作者为宋丽平博士（中国科学技术大学与杭州师范大学联合培养博士后），杭州师范大学为第一单位。该工作得到了国家自然科学基金（51873222, 52111530128）、浙江省自然科学基金重点项目（Z22B055324）、安徽省重点研发项目（202004g01020016, 202104g01020009）及杭州师范大学启动基金（4095C5021920452）等项目的支持。




        黄又举教授简介
        黄又举，博士，教授，博士生导师。2010年在中国科学技术大学获博士学位，师从李良彬教授。 2010-2014年，在新加坡南洋理工大学做博士后。2014-2019年，在中国科学院宁波材料技术与工程研究所任项目研究员。2017-2018年，在德国马普所高分子所做访问学者。2019年9月至今，以卓越人才计划入职杭州师范大学，组建纳米生物传感器关键材料课题组。团队目前有3名教师，1名博士后，2名实验助理，2名进修医生，15名研究生。黄又举教授长期从事功能高分子材料、胶体与表面科学、生物与食品安全检测等多学科交叉领域的研究工作。围绕纳米生物传感器中核心材料和关键科学问题，发展了一系列新型纳米生物检测监测技术，并探索了在食品安全、环境和生物医疗领域的基础研究与产业化。相关工作发表SCI论文150余篇，其中以第一/通讯作者在Science Advances，Advanced Materials，Advanced Energy Materials，Advanced Functional Materials，ACS NANO，Biomaterials等国际知名期刊发表SCI 论文80余篇。被引用5600余次，H因子为40。以第一发明人授权中国发明专利15件。作为主要起草人，起草浙江省团队标准2项。主持国家省部级等项目20余项，包括4项国家自然科学基金。基于上述工作，黄又举教授入选了浙江省海外高层次人才计划特聘专家（2016）、中国化学会青年化学家元素周期表代言人（2019）、浙江省高校领军人才（2020）、浙江省高等学校“院士结对培养青年英才计划”（2020），以及首届浙江省青年科技英才（2021）。


       文章来源：杭州师范大学