興大張健忠、詹富智、王國(guó)禎團(tuán)隊(duì)全方位檢測(cè)晶片開(kāi)發(fā) 榮獲未來(lái)科技獎(jiǎng)
右起興大詹富智教授、張健忠教授、王國(guó)禎教授團(tuán)隊(duì)榮獲未來(lái)科技獎(jiǎng)。照：中興大學(xué)提供
中興大學(xué)醫(yī)工所張健忠特聘教授、植病系詹富智特聘教授、機(jī)械系王國(guó)禎特聘教授與佐信科技共組跨領(lǐng)域研究團(tuán)隊(duì)，研發(fā)「具三維電漿熱點(diǎn)(3D-PHS)之訊號(hào)增強(qiáng)晶片」，配合自製的訊號(hào)辨識(shí)軟體組成了CSDP系統(tǒng)。目前成功應(yīng)用於農(nóng)藥、蘭花病毒、冠狀病毒與抗體、直接膽紅素等食安與生醫(yī)的檢測(cè)，榮獲今年未來(lái)科技獎(jiǎng)殊榮。
每一個(gè)分子皆有其相對(duì)應(yīng)的拉曼(Raman)光譜訊號(hào)，所以是被期望做為分子條碼；甚至可以作為所有分子的身分證而有助於光譜分析檢測(cè)工作的進(jìn)行以及大數(shù)據(jù)資料庫(kù)的建立。然而其訊號(hào)非常微弱且有螢光訊號(hào)的天敵，導(dǎo)致檢測(cè)上一直有困難度。表面增強(qiáng)拉曼光譜（Surface-Enhance Raman Spectroscopy, SERS）是Raman的進(jìn)階，可以解決Raman訊號(hào)不易產(chǎn)生、不能定量、易受螢光干擾的缺點(diǎn)。
團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)全方位 SERS 檢測(cè)平臺(tái)(Comprehensive SERS Detection Platform) CSDP系統(tǒng)含兩部分，第一部分為3D-PHS（3-dimensional plasmonic hotspots）奈米晶片；第二部分為訊號(hào)處理軟體。3D-PHS是基於隨機(jī)交叉的銀奈米線木樁結(jié)構(gòu)所引起的均向電漿共振(local surface plasma resonance, LSPR)與均勻熱點(diǎn)(hotspots)分布；共構(gòu)成獨(dú)特的三維電漿增強(qiáng)奈米晶片(圖1c)。可增強(qiáng)待測(cè)物的拉曼訊號(hào)至1000倍以上。
3D-PHS優(yōu)勢(shì)有：(1) 無(wú)須樣品前處理；(2) 樣品用量極少(20ul)；(3) 檢測(cè)時(shí)間極短(< 5min)；(4) 生醫(yī)檢測(cè)無(wú)須抗體(antibody-free)；(5) 晶片正常環(huán)境可以保存超過(guò)80天；(6) 任何拉曼光譜儀皆可使用。此外；本團(tuán)隊(duì)也自製訊號(hào)處理軟體，其主要功能為: (1)辨識(shí)訊號(hào)，能將雜亂的數(shù)據(jù)優(yōu)化並辨識(shí)，適用於實(shí)際場(chǎng)域落地檢測(cè)；(2)將辨識(shí)過(guò)的拉曼光譜轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)資料庫(kù)，也就是說(shuō)可以將分子指紋轉(zhuǎn)換成條碼barcode的功能，易於資料處理以及大數(shù)據(jù)編碼。
檢測(cè)晶片特色。照：中興大學(xué)提供
3D-PHS整合訊號(hào)處理軟體成為CSDP系統(tǒng)可應(yīng)用於任何拉曼儀器；尤其是本團(tuán)隊(duì)也藉此開(kāi)發(fā)出可攜式光譜儀；成為一強(qiáng)大的快篩檢測(cè)系統(tǒng)。CSDP目前已成功應(yīng)用於兩大檢測(cè)項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)(農(nóng)藥、蘭花病毒)及生醫(yī)檢測(cè)(藥物、膽紅素、細(xì)菌、癌細(xì)胞、抗體與抗原以及冠狀病毒)等。
其中農(nóng)藥已經(jīng)達(dá)落地檢測(cè)；膽紅素成功與臺(tái)大醫(yī)院合作已經(jīng)達(dá)臨床數(shù)據(jù)收集。Covid-19病毒與抗體資料也已經(jīng)建置。這樣的生物傳感技術(shù)，可被醫(yī)療保健單位做有效定點(diǎn)檢測(cè)照護(hù)（Point of Care Testing, POCT）。
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中興大學(xué)未來(lái)科技獎(jiǎng)SERS3D-PHS