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基于非扫描式太赫兹全内反射探测的多肿瘤标志物芯片高内涵筛选研究
结题报告
批准号:
61975135
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
孙怡雯
依托单位:
学科分类:
红外与太赫兹物理及技术
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙怡雯
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中文摘要
为实现多肿瘤标志物联合检测的高内涵筛选,本项目提出一种太赫兹非扫描式蛋白芯片快速检测方法,将全内反射结构耦合金属纳米光栅两种宽频近场增强机制相叠加,利用砷化镓肖特基结太赫兹调制器的实时空间调制能力,实现:1)宽频非共振高倍增电场增强模式分析,建立入射场与狭缝边缘电荷激发场的波矢关系,基于完美导体近似及微观电子理论,研究倏逝波被金属狭缝分割的电场分布及近场增强效果;2)基于蛋白组学方法的多肿瘤标志物芯片设计,以电控太赫兹调制器阵列实现单探测器非扫描式大样本数据的平行采集,并以相位修正吸收截面系数及分子偶极矩的介电参数表征,解析痕量抗原超灵敏检测机制;3)利用机器学习方法建立对目标物浓度的精准预测模型,以高通量数据统计确定阳性临界值策略,结合特征提取算法解决抗原-抗体交叉反应的假阳性干扰。该项目是新型太赫兹近场探测技术的应用方法学研究,有望为基于肿瘤标志物筛选的癌症早期诊断提供有益思路和指导。
英文摘要
To realize high content screening (HCS) of free-label protein microarray in THz frequency, this project proposes a rapid terahertz non-scanning detection method for multi-tumor marker protein chip. Two regimes of broadband near-field enhancement mechanisms with total internal reflection and nano-metal gratings are superimposed. Particularly, research efforts are first put to analyze the mechanism for broadband non-resonant field enhancement of THz field. Based on the microscopic Drude-Lorentz model taking into account retardation processes in the metal film, the numerical relationship of incident electric field and electric field of the charged slit edges are obtained, the effects of the field distribution and enhancement is discussed by the separated evanescent wave field. Then, according to the proteomics research, the multi-tumor marker protein chip is prepared. Terahertz spatial light modulator is used to detect large samples array rapidly by one THz detector. A multilayer geometry to characterize thin film samples in reflection terahertz time domain spectroscopy with the higher sensitivity is proposed. With superb spectral resolution and robust prediction results, we expect to demonstrate the ultrasensitive detection mechanisms of antibody-antigen with trace signal. Finally, a machine learning method namely support vector regression is applied to the quantitative characterization of antigen in microfluidic devices on protein chip. The positive threshold strategy is determined by high-throughput statistics. The maximum information coefficient method is used to solve the practical problem of antigen-antibody cross-reaction, and protein chip parallel analysis and visual data processing are realized. This project, based on the notable terahertz near-field detection technology will potentially provide useful ideas and guidance for the early diagnosis of cancer based on tumor marker screening.
期刊论文列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:2021
期刊:APL Photonics
影响因子:5.6
作者:Xudong Liu;Hao Chen;Shixiong Liang;Meng Zhang;Zhendong Jiang;Shuting Fan;Yiwen Sun
通讯作者:Yiwen Sun
DOI:10.1002/adom.202101008
发表时间:2021
期刊:Advanced Optical Materials
影响因子:9
作者:Suling Shen;Xudong Liu;Yaochun Shen;Junle Qu;Emma Pickwell-MacPherson;Xunbin Wei;Yiwen Sun
通讯作者:Yiwen Sun
DOI:10.1364/prj.451344
发表时间:2022-04-01
期刊:PHOTONICS RESEARCH
影响因子:7.6
作者:Liu, Xudong;Huang, Jialiang;Sun, Yiwen
通讯作者:Sun, Yiwen
DOI:10.1039/d2nj02947b
发表时间:2022
期刊:New Journal of Chemistry
影响因子:--
作者:Ayyaz Mahmood;Tehmina Akram;Maryam Kiani;Tayyaba Akram;Xiaoqing Tian;Yiwen Sun
通讯作者:Yiwen Sun
DOI:10.1063/5.0170233
发表时间:2023-11
期刊:APL Photonics
影响因子:5.6
作者:Yiwen Sun;Zhijie Mei;Xuejiao Xu;Qingxuan Xie;Shuting Fan;Zhengfang Qian;Xudong Liu
通讯作者:Yiwen Sun;Zhijie Mei;Xuejiao Xu;Qingxuan Xie;Shuting Fan;Zhengfang Qian;Xudong Liu
基于太赫兹空间调制技术的多肿瘤标志物芯片高通量可视化研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    孙怡雯
  • 依托单位:
全反射可调谐石墨烯超材料在生物标记物痕量检测及量化分析中的研究
  • 批准号:
    61975135
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    10万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    孙怡雯
  • 依托单位:
基于光泵浦-太赫兹探测的分子自组装石墨烯纳米带抗原靶向识别研究
  • 批准号:
    61575125
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    孙怡雯
  • 依托单位:
原癌基因C-erbB-2太赫兹介电特性及弛豫模型解析研究
  • 批准号:
    61205092
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    孙怡雯
  • 依托单位:
国内基金
海外基金