近日，浙江大学智能生物产业装备创新团队（IBE）刘湘江老师在《Science》子刊发表题为“Wearable plasmonic-metasurface sensor for noninvasive and universal molecular fingerprint detection on biointerfaces”的研究论文。该文首次报道了一种新型的柔性光学传感器，可实现生物体内多目标物分子的无损、实时、在线监测，填补了现有可穿戴式传感技术的空白。

图1 论文首页

柔性传感器是获得生物个体差异化生理信息的重要手段。柔性传感器通常是构筑在柔性可拉伸薄膜材料上的感知器件，能消除感器件对生物组织的物理损伤，从而能在直接贴敷在生物体表面，实现生物体生理信息不间断监测。但是，目前绝大部分基于电信号的柔性传感器，仅能监测几个宏观物理量（湿度、温度、应变等），以及少数化合物，不具有广义上的分子识别能力。因此，深入分子层面对生物体的生理过程进行监测仍具有很大挑战性。

图2 柔性可穿戴式SERS传感器的示意图

针对上述难题，该研究团队首次将具备单分子检测能力的表面增强拉曼散射（SERS）作为柔性传感器的底层传感原理，解决柔性超材料纳米结构各种变形下保持SERS活性的技术难题，结合无创样品提取技术，成功实现了体内微量化合物的实时动态检测，为评估生物体健康状态提供了一种通用、灵敏的分子跟踪手段。针对可穿戴式传感器特殊的应用场景，该研究团队还研发了便携式拉曼光谱扫描设备“Ramanscanner”。

图3 体内微量化合物的实时动态检测。

图4 课题组开发的便携式拉曼扫描仪器。

原文链接：https://advances.sciencemag.org/content/7/4/eabe4553.full

生物系统工程与食品科学学院

2021年2月1日