Metal–Graphene Hybrid Terahertz Metasurfaces for Circulating Tumor DNA Detection Based on Dual Signal Amplification

太赫兹辐射 石墨烯 生物传感器 材料科学 谐振器 分析物 胶体金 光电子学 纳米技术 生物芯片 纳米颗粒 化学 色谱法
作者
Xizi Luo,Jining Li,Guorong Huang,Fengxin Xie,Zhe He,Xiaojun Zeng,Huiyan Tian,Yu Liu,Weiling Fu,Yang Xiang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:9 (4): 2122-2133 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acssensors.4c00168
摘要

Terahertz (THz) spectroscopy has impressive capability for label-free biosensing, but its utility in clinical laboratories is rarely reported due to often unsatisfactory detection performances. Here, we fabricated metal–graphene hybrid THz metasurfaces (MSs) for the sensitive and enzyme-free detection of circulating tumor DNA (ctDNA) in pancreatic cancer plasma samples. The feasibility and mechanism of the enhanced effects of a graphene bridge across the MS and amplified by gold nanoparticles (AuNPs) were investigated experimentally and theoretically. The AuNPs serve to boost charge injection in the graphene film and result in producing a remarkable change in the graded transmissivity index to THz radiation of the MS resonators. Assay design utilizes this feature and a cascade hybridization chain reaction initiated on magnetic beads in the presence of target ctDNA to achieve dual signal amplification (chemical and optical). In addition to demonstrating subfemtomolar detection sensitivity and single-nucleotide mismatch selectivity, the proposed method showed remarkable capability to discriminate between pancreatic cancer patients and healthy individuals by recognizing and quantifying targeted ctDNAs. The introduction of graphene to the metasurface produces an improved sensitivity of 2 orders of magnitude for ctDNA detection. This is the first study to report the combined application of graphene and AuNPs in biosensing by THz spectroscopic resonators and provides a combined identification scheme to detect and discriminate different biological analytes, including nucleic acids, proteins, and various biomarkers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
盒子先生完成签到,获得积分10
刚刚
ChengJT发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
城南花已开完成签到,获得积分10
2秒前
wickedzz完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
yanm发布了新的文献求助10
3秒前
哈哈哈哈哈完成签到,获得积分10
3秒前
青黄应助外向半梅采纳,获得10
3秒前
木头发布了新的文献求助10
4秒前
淡定翠桃完成签到,获得积分20
4秒前
CipherSage应助隐形的文昊采纳,获得10
4秒前
4秒前
晓天完成签到,获得积分10
4秒前
精明曼荷完成签到,获得积分10
4秒前
22发布了新的文献求助10
5秒前
方圆几里完成签到,获得积分10
6秒前
小二郎应助tcf采纳,获得10
6秒前
卷王完成签到,获得积分10
6秒前
lihua完成签到,获得积分20
6秒前
欢喜的小天鹅完成签到 ,获得积分10
6秒前
大模型应助xiaobizaizhi233采纳,获得10
7秒前
小马甲应助KX2024采纳,获得10
8秒前
彩色蘑菇完成签到,获得积分10
8秒前
时尚语梦完成签到 ,获得积分10
8秒前
莹0000发布了新的文献求助10
8秒前
悟空发布了新的文献求助20
8秒前
彭于晏应助chen采纳,获得10
8秒前
02完成签到,获得积分10
9秒前
Yiya完成签到 ,获得积分10
9秒前
jignjing完成签到,获得积分10
10秒前
清脆又蓝完成签到,获得积分20
11秒前
飘逸宛丝完成签到,获得积分10
11秒前
Jasper应助风风风采纳,获得10
11秒前
20250702完成签到 ,获得积分10
12秒前
绿兔子完成签到,获得积分10
12秒前
星辰完成签到,获得积分10
12秒前
genova完成签到,获得积分10
12秒前
李明完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 500
Coking simulation aids on-stream time 450
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4016130
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3556145
关于积分的说明 11320169
捐赠科研通 3289087
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812382
邀请新用户注册赠送积分活动 887923
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 812051