用于皮肤癌检测的水基太赫兹超材料

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。