該團隊並以「用於冠狀病毒生物分子檢測的多尺度3D熱點奈米晶片」(A multiscale 3D hotspot-rich nanostructured substrate for biomolecular detection of SARS-CoV-2)為題,成功發表在物理領域界排名世界第一的頂級期刊《應用物理評論》(Applied Physics Reviews),同時獲選為特色論文。

如果在機場海關,若是檢查入境旅客身上有沒有抗體,是不是比檢測病毒更有意義?追蹤身上抗體,不但可知道人體身上是否尚有抵抗力,需不需要再補打,更不需要討論哪種疫苗最有用,這樣的防疫觀念即使對流感病毒也有用。

「目前只要一滴血的血清,即可以得到抗體蛋白分子的指紋」,張健忠如是說,該團隊發明的具三維電漿熱點(3D-PHS)的訊號增強晶片,可提供豐富的3D熱點,及均勻的表面電漿共振,因而可增強數千萬倍的訊號。其中,當然也包括拉曼訊號,這是一種優秀的量測分子指紋的方法。

此種構造的晶片,突破現行的所有方法,尤其不需要抗體,成功地直接檢測SARS-COV2相關生物分子(刺突蛋白及其抗體1A9)。所以,不管病毒如何變異,都不用等抗體研發出來,都可以做檢測的工作。且僅須極小的用量(20μL)即收集抗原/抗體蛋白的光譜數據。

因而我們不需要如同其他程式統計,來放大數據,也不需要使用reporter來間接顯示SARS-COV2的檢測極限,並強調便利性檢測。

此晶片發明,已獲得台灣專利、美國專利申請中,並獲得2023鉑金發明獎。而此晶片目前成功應用於兩大檢測項目,包含農業(農藥、蘭花病毒)及生醫檢測(藥物、膽紅素、細菌、癌細胞)等,相關成果得到國家新創獎,亦榮獲今年未來科技獎殊榮。

張健忠老師團隊開發全方位SERS檢測平台(Comprehensive SERS Platform)CSP系統優勢,共有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。

此外,該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;2.將辨識過的拉曼光譜轉換成數據資料庫;亦即,可以將分子指紋轉換成條碼barcode的功能,易於資料處理,及大數據編碼。

這種簡單、無標記、無抗體、無需預處理的生物感測技術,可用於醫療保健單位檢測,配合可攜式光譜儀,進行即時檢測,以提高快篩效率,做有效定點檢測照護(Point of Care Testing,簡稱POCT)。

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