肺癌是世界范围内最致命的癌症之一，早期诊断对于提高患者的生存率至关重要。然而，现有的检测方法存在灵敏度低、成本高和操作复杂等问题。呼出气体分析作为一种非侵入性、快速且友好的检测方法，近年来备受关注，但其在气态分析物的富集和检测灵敏度方面仍有待进一步提升。

近日，生命学院方吉祥教授团队结合了介孔金（Meso-Au）和金属有机框架（MOFs），成功制备出具有高灵敏度和快速富集能力的新型气体传感器。研究中所使用的介孔金合成技术，来源于方吉祥教授团队2018年的研究成果（Nature Communications，2018, 9, 521）。该研究提出了纳米铸造中“软包裹”策略，解决了多年来利用介孔模板纳米铸造法制备贵金属介孔结构中产物向分子筛模板外扩散溢出的技术难题。

在本次研究中，介孔金因其大的比表面积和三维互通的孔道结构，有助于气态待测物的扩散与富集，而ZIF-8空心壳层可以进一步富集目标分子，因此显著提升了检测的灵敏度。研究表明，该传感器对肺癌诊断中的关键生物标志物苯甲醛的检测限达到了0.32 ppb，相较于文献中测试结果具有显著提升，显示出对早期肺癌快速诊断的潜力，该新型纳米结构在气体传感领域也具有广泛的应用前景。

相关研究成果以“蛋黄壳介孔金@MOF纳米结构：用于呼吸分析的高效气体捕获和富集” (Yolk-Shell Hierarchical Pore Au@MOF Nanostructures: Efficient Gas Capture and Enrichment for Advanced Breath Analysis) 为题于2024年8月7日发表在国际权威期刊《NANO LETTERS》。生物医学信息工程教育部重点实验室和生命科学与技术学院为该工作的第一作者及唯一通讯作者单位。以上工作得到了国家自然科学基金、创新团队项目支持。

方吉祥教授团队一直专注于拉曼光谱仪器研制、等离激元纳米光学、纳米光谱学及其应用研究。近年来，课题组在浓缩富集与分子空间定位型增强光谱传感器方面开展了大量工作。本次研究成果是团队继在《Nature Communications》、《Nano Letters》、《Advanced Functional Materials》等期刊发表的基于浓缩富集型增强光谱技术研究基础上的又一突破性进展。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02267

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