每一個分子皆有其相對應的拉曼(Raman)光譜訊號,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工作的進行以及大數
據資料庫的建立(圖1a)。然而其訊號非常微弱且有螢光訊號的天敵,導致檢測上一
直有困難度。表面增強拉曼光譜(Surface-Enhance Raman Spectroscopy, SE
RS)是Raman的進階,可以解決Raman訊號不易產生、不能定量、易受螢光干
擾的缺點。團隊開發全方位 SERS 檢測平台(Comprehensive SERS Detection Platform) CSDP系統含兩部分,第一部分為3D-PHS(3-dimensional plasmonic hotspots)奈米晶片;第二部分為訊號處理軟體(圖1b)。1. 3D-PHS是基於隨機交叉的銀奈米線木樁結構所引起的均向電漿共振(local surface plasma resonance, LSPR)與均勻熱點(hotspots)分布;共構成獨特的三維電漿增強奈米晶片(圖1c)。可增強待測物的拉曼訊號至1000倍以上。3D-PHS優勢有:(1) 無須樣品前處理;(2) 樣品用量極少(20ul);(3) 檢測時間極短(< 5min);(4) 生醫檢測無須抗體(antibody-free);(5) 晶片正常環境可以保存超過80天;(6) 任何拉曼光譜儀皆可使用。2. 本團隊也自製訊號處理軟體,其主要功能為:(1)辨識訊號,能將雜亂的數據優化並辨識,適用於實際場域落地檢測;(圖2a)(2)將辨識過的拉曼光譜轉換成數據資料庫,也就是說可以將分子指紋轉換成條碼barcode的功能,易於資料處理以及大數據編碼。(圖2b)
3D-PHS整合訊號處理軟體成為CSDP系統可應用於任何拉曼儀器;尤其是本團隊
也藉此開發出可攜式光譜儀;成為一強大的快篩檢測系統。(圖2c) CSDP目前已
成功應用於兩大檢測項目:農業(農藥、蘭花病毒)及生醫檢測(藥物、膽紅素、細
菌、癌細胞、抗體與抗原以及冠狀病毒)等(圖2d)。其中農藥已經達落地檢測;膽
紅素成功與台大醫院合作已經達臨床數據收集。Covid-19病毒與抗體資料也已經
建置。這樣的生物傳感技術,可被醫療保健單位做有效定點檢測照護(Point of C
are Testing, POCT)。