日本科学家利用太赫兹等离子体技术,开发出对生物组织可视化装置

据麦姆斯咨询报道，东京工业大学（Tokyo Tech）的研究人员开发出一种易于使用的可调谐生物传感器，专为太赫兹系列而设计。使用新装置获得的小鼠器官的图像证实传感器能够区分不同的组织。该成就扩展了太赫兹在生物分析和未来诊断中的应用可能性。

（a）螺旋牛眼（SBE）结构；（b）双波纹器件的显微镜图像；（c）位于SBE结构中心的八角西门子星状（Siemens-star）孔的扫描电镜图像。 SBE结构。

等离子体激元是用于安全，传感和医疗护理中的设备应用的备受追捧的技术。它们涉及利用被称为表面等离子体的金属中的自由电子的激发。等离子体材料最有希望的应用之一是开发超灵敏的生物传感器。

迄今为止，将等离子体激元与新兴的太赫兹（THz）技术相结合以检测微小的生物样品的能力具有挑战性，这主要是因为太赫兹光波的波长比可见光，红外光和紫外光更长。

现在，东京技术科学与技术未来跨学科研究实验室的Yukio Kawano及其同事与东京医科大学的研究人员合作，通过设计基于频率可调谐等离子体的THz器件，找到了克服这一障碍的方法。

新设备的一个关键特性是其螺旋牛眼（SBE）设计。由于其凹槽的平滑变化，“凹槽周期随着直径方向不断变化，从而产生连续的频率可调特性，”Kawano在他们发表在Scientific Reports上的研究中说。

新设计的另一个优点是它包含一个所谓的西门子星形光圈，通过简单地改变螺旋等离子体结构的旋转，可以通过用户友好的方式选择所需的频率。

“该装置还增加了亚波长孔径处的电场强度，从而显着放大了传输，”Kawano说。

在初步实验中，为了评估新设备对生物组织的可视化程度，研究人员获得了各种小鼠器官的THz透射光谱。为了进一步探测，他们还对小鼠尾巴进行了太赫兹映射。通过比较使用和不使用SBE设计获得的图像，研究表明，前者导致区分不同组织（如头发、皮肤和骨骼）的能力显着提高。