Dual-mode SERS and colorimetric sensor for lung cancer VOC-biomarker detection using hydrogel patches
Heksanal, będący lotnym związkiem organicznym (VOC), jest potencjalnym biomarkerem wczesnego wykrywania raka płuc. W niniejszym badaniu opracowano elastyczny biosensor dwumodalny, integrujący powierzchniowo wzmocnione rozpraszanie Ramana (SERS) oraz detekcję kolorymetryczną, przeznaczony do ilościowej analizy heksanalu w wydychanym powietrzu człowieka. Biosensor wykorzystuje nanokostki srebra otoczone podwójnym wodorotlenkiem warstwowym Co–Ni (AgNCs@Co–Ni LDH) jako matrycę funkcjonalną, zapewniającą zarówno wysokie wzmocnienie sygnału SERS, jak i efektywną adsorpcję VOC. W celu uzyskania selektywnej detekcji AgNCs@Co–Ni LDH wprowadzono do hydrożeli agarozowych wraz z 3-metylo-2-benzotiazolinonohydrazonem (MBTH). Otrzymane plastry hydrożelowe MBTH–AgNCs@Co–Ni LDH umożliwiają utlenianie heksanalu, co prowadzi do jednoczesnego generowania sygnałów kolorymetrycznych i SERS oraz powstawania akryzyny, będącej niebieskim produktem reakcji. Ta oparta na hydrożelu dwumodalna platforma sensoryczna wykazuje wysoką selektywność, doskonałą stabilność oraz dużą precyzję w detekcji heksanalu metodą SERS. Granica wykrywalności dla metody SERS została określona na poziomie 3,34 × 10⁻¹³ M. Ponadto opracowano i zoptymalizowano kompaktowy, wieloterminalowy system inteligentnego rozpoznawania oparty na sieciach konwolucyjnych CNN, umożliwiający ulepszoną analizę plastrów hydrożelowych poprzez przenośną, sterowaną sztuczną inteligencją i działającą w czasie rzeczywistym analizę kolorymetryczną. W rezultacie przedstawiona praca nie tylko umożliwia skuteczne wykrywanie heksanalu w wydychanym powietrzu pacjentów z podejrzeniem raka płuc, podkreślając jej potencjał w przesiewowym wykrywaniu tej choroby na wczesnym etapie, lecz także tworzy podstawy do rozwoju multimodalnych biosensorów hydrożelowych do szerszych zastosowań w diagnostyce chorób.
Artykuł:
Chemical Engineering Journal
Autorzy z PW:
Agnieszka Jastrzębska
Dyscyplina:
Rok wydania: