日本科學(xué)家利用太赫茲等離子體技術(shù),開發(fā)出對(duì)生物組織可視化裝置

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，東京工業(yè)大學(xué)（Tokyo Tech）的研究人員開發(fā)出一種易于使用的可調(diào)諧生物傳感器，專為太赫茲系列而設(shè)計(jì)。使用新裝置獲得的小鼠器官的圖像證實(shí)傳感器能夠區(qū)分不同的組織。該成就擴(kuò)展了太赫茲在生物分析和未來診斷中的應(yīng)用可能性。

（a）螺旋牛眼（SBE）結(jié)構(gòu)；（b）雙波紋器件的顯微鏡圖像；（c）位于SBE結(jié)構(gòu)中心的八角西門子星狀（Siemens-star）孔的掃描電鏡圖像。 SBE結(jié)構(gòu)。

等離子體激元是用于安全，傳感和醫(yī)療護(hù)理中的設(shè)備應(yīng)用的備受追捧的技術(shù)。它們涉及利用被稱為表面等離子體的金屬中的自由電子的激發(fā)。等離子體材料最有希望的應(yīng)用之一是開發(fā)超靈敏的生物傳感器。

迄今為止，將等離子體激元與新興的太赫茲（THz）技術(shù)相結(jié)合以檢測微小的生物樣品的能力具有挑戰(zhàn)性，這主要是因?yàn)樘掌澒獠ǖ牟ㄩL比可見光，紅外光和紫外光更長。

現(xiàn)在，東京技術(shù)科學(xué)與技術(shù)未來跨學(xué)科研究實(shí)驗(yàn)室的Yukio Kawano及其同事與東京醫(yī)科大學(xué)的研究人員合作，通過設(shè)計(jì)基于頻率可調(diào)諧等離子體的THz器件，找到了克服這一障礙的方法。

新設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵特性是其螺旋牛眼（SBE）設(shè)計(jì)。由于其凹槽的平滑變化，“凹槽周期隨著直徑方向不斷變化，從而產(chǎn)生連續(xù)的頻率可調(diào)特性，”Kawano在他們發(fā)表在Scientific Reports上的研究中說。

新設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它包含一個(gè)所謂的西門子星形光圈，通過簡單地改變螺旋等離子體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，可以通過用戶友好的方式選擇所需的頻率。

“該裝置還增加了亞波長孔徑處的電場強(qiáng)度，從而顯著放大了傳輸，”Kawano說。

在初步實(shí)驗(yàn)中，為了評(píng)估新設(shè)備對(duì)生物組織的可視化程度，研究人員獲得了各種小鼠器官的THz透射光譜。為了進(jìn)一步探測，他們還對(duì)小鼠尾巴進(jìn)行了太赫茲映射。通過比較使用和不使用SBE設(shè)計(jì)獲得的圖像，研究表明，前者導(dǎo)致區(qū)分不同組織（如頭發(fā)、皮膚和骨骼）的能力顯著提高。