La extrema precisión y velocidad de los tiros de larga distancia del triple de la NBA Stephen Curry son bien conocidas por los fanáticos del baloncesto de todo el mundo, pero la precisión y la velocidad también son un foco de investigación en pruebas bioquímicas. El Dr. Yen Ta-Jen, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Nacional Tsing Hua de Taiwán, ha publicado un artículo sobre la dispersión Raman de resonancia mejorada en la superficie ultravioleta profunda (DUV-SERRS) en el Journal of the Sociedad Química Estadounidense , en el que revisa concepciones sobre la difracción de la luz creando además una aplicación espectral rápida y precisa. Actualmente se encuentra en ensayos clínicos para su uso en la detección rápida del cáncer y otras enfermedades, y también tiene aplicaciones potenciales en áreas como la detección del genoma, la ingeniería biomédica, la síntesis de polímeros, la medicina forense, la seguridad ambiental y alimentaria, los productos farmacéuticos y el análisis de materiales.

El Dr. Yen explica la tecnología clave para cambiar la difracción de la luz normal refiriéndose a la apertura y cierre de la persiana de una ventana. Cuando la persiana está cerrada, impide que la luz entre en la habitación, provocando que se oscurezca. Sin embargo, con el sustrato que ha desarrollado el Dr. Yen, la luz no se ve obstaculizada por tales obstáculos, sino que se vuelve más brillante. El Dr. Yen dijo que su avance es el resultado de 18 años de investigación sistemática y continua. Las cavidades geométricas a nanoescala hechas en un sustrato de placa de aluminio de un solo cristal hacen que la luz se comporte de una manera que normalmente no lo hace:esta es la difracción resonante, que hace posible desarrollar aplicaciones de detección que son simples, rápidas, repetibles, sin etiquetas y ultrasensible. Es más, mientras que los otros sustratos informados en los artículos de SERRS tienen solo de uno a cuatro picos Raman, el sustrato diseñado por el Dr. Yen tiene de siete a nueve, lo que mejora enormemente los resultados.

Entre las muchas aplicaciones de los detectores se encuentran el monitoreo de la contaminación, la seguridad alimentaria, la biomedicina y las investigaciones de la escena del crimen; entre los muchos métodos de detección está el infrarrojo. La espectroscopia Raman no es invasiva y es menos susceptible que la infrarroja a la interferencia externa de sustancias como el agua y el dióxido de carbono, pero no es tan sensible. Además, la sección transversal de la dispersión Raman es pequeña, por lo que su análisis espectroscópico requiere un gran número de muestras, lo que dificulta su aplicación práctica.

En los últimos años, los investigadores han desarrollado una técnica denominada dispersión Raman mejorada en superficie (SERS), que utiliza resonancia de plasmón de superficie localizada para mejorar la sensibilidad de detección en órdenes de magnitud a través de la interacción de la luz y la materia. Pero para la detección de moléculas individuales, la tecnología SERS todavía está lejos de ser suficiente, que es lo que llevó al Dr. Yen a encontrar una solución innovadora, que consiste en aumentar la frecuencia de excitación de la resonancia de plasmones superficiales para inducir el efecto de dispersión de resonancia Raman. De esta manera, logró desarrollar una técnica de dispersión Raman resonante mejorada en la superficie (SERRS) que puede alcanzar la banda ultravioleta profunda (DUV, longitud de onda de 266 nm).

Esta tecnología de detección única y ultrasensible no tiene etiquetas y tiene un fuerte campo electromagnético local y un efecto de transferencia de carga, de modo que puede detectar una gama extremadamente amplia de sustancias, incluidos ácidos nucleicos, proteínas, sustancias químicas, rayos ultravioleta en exteriores. espacio, e incluso la pólvora que se utiliza en la guerra entre Ucrania y Rusia. Incluso con el monómero adenina (base A), con un grosor de solo 1 nm, su factor de mejora Raman puede llegar a 10 ⁶ veces en la banda ultravioleta profunda, estableciendo un nuevo récord mundial. La señal SERRS mucho mejorada del ss-DNA de 12 meros propuesto por primera vez por el Dr. Yen es adecuado para usar con todos los tipos de bases de ácido nucleico, así como con sus mutaciones secuenciales; esta mutación medida demuestra una relación lineal con la cantidad de su base A, que puede usarse como una aplicación de detección cuantitativa.

Esta tecnología innovadora ahora se está probando rigurosamente en ensayos clínicos. Al mismo tiempo, el Dr. Yen está desarrollando una versión de bajo costo que los consumidores pueden usar para analizar los productos en busca de niveles excesivos de químicos agrícolas residuales. + Explora más

Un sustrato SERS altamente sensible para la detección de gases