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NEW 安英焕教授利用超颖材料发明了微生物检测传感器
- 2014-07-09
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<安英焕教授(物理学专业,能源系统专业)>
安英焕(物理学专业,能源系统专业)教授的科研团队发明了一种微生物检测传感器，它能够利用作用于太赫兹电磁波的超颖物质，迅速准确地检测出霉菌、细菌等微生物。 传感器在数秒的时间内内不仅能检测出微生物存在与否，而且能够鉴别其种类。被利用于传感器的超颖物质是一种通过人工结构排列使其具有自然界不存在的电磁、光学性质的物质，不同结构的超颖物质，具有不同的透明度、声音的折射率等特性，因此受到学界的关注。该研究成果得到韩国科学财团下属的‘中坚科研事业’的资助。并以“Detection of microorganisms using terahertz metamaterials”的题目，发表在自然出版集团的《科学报告》5月刊网络版。
随着由霉菌、细菌、病毒等微生物引起的疾病剧增，对能够迅速准确地检测出微生物的技术需求不断提高。但是能够直接检测出微生物的生物传感器的研究一直未有进展。目前为止，培养法是最常用的方法。这种方法优点是准确度非常高，但缺点是所需时间长，实验环境要求严格，而且需要相当高的熟练度。
在太赫兹电磁波下运作的超颖物质由于其结构上的特点，对微米（头发直径的100分之1）大小的物质感应灵敏。安教授的科研团队着眼于这一特性，发明了传感器。物质的大小过大或过小传感器都不会有反应，而微生物的大小使用微米作为计量单位是最佳的。
在太赫兹电磁波下运作的超颖物质通过曲折率的变化不仅能检测出微生物的有无，而且能够判断出其种类。和以往使用的培养法不同，即使极少量的微生物也能够在数秒内进行检测，不受时间、环境、熟练程度的制约。论文中提到，传感器对于像霉菌（青霉素、酵母、黑麴菌等），细菌（大肠菌、乳酸菌）等常见的微生物的敏感度很高，对检测对象也几乎没有任何制约。同时，传感器可以作为抗体，只对特定的微生物有选择性的反应，只检测有害的微生物。
为了检测食品中是否存在有害物质，X-射线被广泛使用，但由于辐射和对检测物的损害，因而太赫兹电磁波引起了学界的关注，但是由于它很容易被液体吸收，在检测上有一定的限制。而安教授科研团队发明的传感器克服了这种限制，水中的各种各样的细菌及病毒也能很有效的检测出来。
安英焕教授说：“肉眼看不见的超颖物质反而能够让微生物更清晰地显现出来，这是矛盾统一的。将超颖物质的这一特性用于微生物检测这是第一次。”并且“目前，由于太赫兹电磁波光源昂贵，虽然很难马上普及，但是随着后续研究的进行，我相信这种感光器很快会得到推广和应用。”
另外，此次研究中，能源系统学专业在读博士朴世俊作为第一作者，完成了所有实验和理论计算工作，生命科学专业的金慧善教授的科研团队提供了霉菌和细菌等实验材料。
相关报道 :每日经济(2014.6.24), 每日经济(2014.6.26)
<图1>太赫兹超颖物质传感器微生物检测过程图示
<图2>被超颖物质捕获的霉菌(青霉素)的电子显微镜照片
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