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用于皮肤癌检测的水基太赫兹超材料

DOI：10.1109/JSEN.2018.2882363 期刊：IEEE Sensors Journal 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 我们展示了一种基于新型水基太赫兹超材料（MM）与半导体薄膜的高灵敏度皮肤癌检测方法。通过反射式太赫兹脉冲成像（TPI）技术研究皮肤组织及相关癌症。作为该器件的折射率（RI）传感应用，研究表明：当生物传感器设计中放置不同传感材料时，有效折射率随之改变，进而可测量器件对正常皮肤与基底细胞癌（BCC）的检测灵敏度。本器件的RI品质因数（FOM）显著高于文献中采用半导体薄膜的生物标志物检测传感器——灵敏度提升约117微米/折射率单位（um/RIU），RI FOM增幅超过20.53。这一结果源于尺寸相关因素导致的强场局域化伴随场增强效应。我们观察到太赫兹超材料的共振频率随待测皮肤折射率变化而偏移，正常皮肤对应的吸收峰反射呈现蓝移现象。最终提出该水基超材料可用于基因表达调控。本设计优势体现在两方面：其一，采用的微米级超材料结构尺寸越小，对折射率变化越敏感；其二，结构中使用的水具有优异的生物相容性、高生物吸收率、低成本且自然界储量丰富等特性。
作者： Afsaneh Keshavarz，Zohreh Vafapour
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用一种新型基于水的半导体薄膜太赫兹超材料（MM）实现对皮肤癌的高度敏感检测，并采用反射式几何结构的太赫兹脉冲成像（TPI）技术研究皮肤组织及相关癌症。

研究成果

所提出的基于水的太赫兹超材料设计/器件可用于皮肤癌检测和基因表达调控。该生物传感器的灵敏度约为117微米/折射率单位，折射率品质因数高达20.53。该研究展示了太赫兹偏振干涉技术在皮肤组织及其相关疾病研究中的潜力。

研究不足

该研究未在临床环境中对所提出的设计进行实验验证。灵敏度和品质因数（FOM）值基于模拟计算，实际应用中可能会有所不同。

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