머리말

겨울철은 호흡기 감염 질병이 많이 발생하는 시기로, 현재 우리나라에서 유행하는 호흡기 질병여러 병원체에서야기세균, 지원체 포함、독감 바이러스로그리고 전 세계적인 대유행을 일으킨 신&형 & 코로나 바이러스 등.호흡기를 감안하여질병전염성이 높고 전파성이 있다속도가 빠르다의 특징,또한 다르다병원체로 인한 호흡기 감염은 증상과 치료 면에서 현저한 차이가 있기 때문에 조기에 검사하고 확진하는 것이 호흡기를 효과적으로 억제하는 것이다질병이 확산되다중요한 수단.비록 전통적인 분리배양방법은 정확성과 권&위성면에서 뚜렷한 우세를 갖고있지만 그 조작이 번거롭고 시간이 비교적 오래 걸리며 생물안전위험과 관련된 등 결점으로 하여 이미 현재 림상검측의 실제수요를 만족시킬수 없다.현재 주로 사용되는 검사 방법에는 핵산 검사와 면역학 검사가 포함되지만, 이러한 방법은 모두 전문 실험실 설비를 갖추어야 하며, 조작자는 전문 교육을 받아야 하고, 원가가 상대적으로 높으며, 동시에 검사 주기도 비교적 지루하다，빠르게 증가하는 호흡기를 만족시킬 수 없다질병 샘플대규모 현장 테스트를 위한 요구 사항，따라서 새로운 호흡기 바이러스 검사 기술 개발이 절실하다.

빛이 물질을 비추어 산란할 때 파장이 변하는 산란광을 라만 산란이라고 한다.파장이 변하는 원인은 광자와 피조사물질분자간에 에네르기전이가 발생한후 분자진동에네르기급이 개변되였기때문이다.，광자는 서로 다른 물질에서 라만 산란이 발생할 때 전이되는 에너지가 다르면 조사 대상 물질의 종류를 특이적으로 식별할 수 있다.표면 강화 라만 스펙트럼（SERS는）기술은 일반 라만 산란의 기초 위에서 물질을 조사한다흡착 또는 연결거친 귀금속 표면으로 라만 신호의 강도가 크게 향상되었습니다.일반 라만 산란 고유의 무손실 분석, 물 성분의 영향을 받지 않음, 샘플은 복잡한 처리가 필요하지 않음, 빠른 검측 속도, 휴대용 기기를 사용하여 현장 분석을 할 수 있는 등의 장점을 바탕으로 SERS 기술은 더 높은 민감도를 가지고 있으며, 일부 조건에서는 단분자 검측 수준에 도달할 수 있다.환자의 생체 샘플을 분석함으로써 이 기술은 특정 분자 표지물을 신속하게 검출하여 호흡기 질환을 유발하는특이하다병원.의료전문일군이 더욱 일찍 정확한 진단을 내리고 환자에게 더욱 적시적이고 개인화된 치료방안을 제공하는데 도움이 된다.진단 시간을 단축하고 기존 검사의 번거로운 과정을 줄임으로써 신속한 검사 방법은 전염병 예방과 통제, 의료 효율 향상과 의료 부담 경감 등 방면에서 관건적인 역할을 발휘하여 호흡기 질병의 치료에 더욱 효과적인 지원을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

새로운 & 코로나 & 바이러스 (COVID & -19) 검사에 SERS 기술의 적용

신종 & 코로나 & 바이러스는 인류를 감염시킬 수 있는 7번째 코로나바이러스이다그리고있음 &매우 & 높은 전염성 때문에 매우 빠르고 민감한 신형 검사 방법을 개발하는 것이 특히 시급하다.LEONG 등은 SERS 기술을 기반으로 한 휴대용 신&형 & 코로나 검사기를 설계했다.이 기기는 내부에 세가지 칩이 집적되여있는데 각각 2-메틸벤조산, 4-메틸피리딘, 삼린산아데노신 3조의 SERS탐침분자를 탑재하였다.이 SERS 탐침 분자는 은 나노 입자 표면에 고정되어 있습니다.검사 과정에서 피검사자는 약 10초 동안 장비에 숨을 내쉬는데, 내쉬는 신&형&코로나바이러스의 바이오마커가 센서와 화학반응을 일으키기 때문에 SERS 신호의 변화를 통해 반응 후의 화합물을 표징할 수 있다.병원과 공항에서 501명을 대상으로 한 신&형&코로나바이러스 현장검사에 대해 라이온 등의 연구 결과 이 검사 방법의 가음성률은 3.8%, 가양성률은 0.1%로 나타났다.이는 중합효소사슬반응검사에 비해 상당한 정확성을 갖고있을뿐만아니라 원가도 더욱 낮아 검사시간이 5분밖에 걸리지 않는다.특히 이 기기는 생물원 휘발성 유기물의 종류 변화를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 다른 유형의 호흡기 바이러스 감염을 선별하는 데도 사용될 수 있다.

그림 1은 호흡 휘발성 유기화합물을 기반으로 신&관 & 병&독 양성 개체를 식별하는 방안으로 설계됐다.

독감 바이러스 검사에 SERS 기술의 활용

독감바이러스는 비교적 높은 전염성과 변이률을 갖고있어 계절성류행을 유발할수 있으며 심지어 세계적인 류행을 초래하여 공공위생에 엄중한 부담을 조성할수 있다.그러므로 독감이 폭발하기전에 적시적이고 정확한 검사를 통해 그 전파를 억제하기 위해 정확하고 신속한 독감비루스검사방법을 연구하는것이 절박하다.첸 등은 듀얼 모드 표면 강화 라만 산란 (SERS) 을 기반으로 한 적체 센서를 개발해 & 신&관 & 병&독&신종플루를 동시에 정확하게 진단하고 구분할 수 있다.이 기술에서는 SARS-CoV-2와 신종플루를 선택적으로 결합한 DNA 적체가 팝콘 모양의 금나노 기저에 함께 고정된다.라만은 DNA 적체 끝에 연결된 유전자(Cy3와 RRX)를 보고해 금나노 기저의 나노 간격에서 강력한 SERS 신호를 생성할 수 있다.아울러 내표 라만은 환경 변화 측정에 따른 오차를 줄이기 위해 적체 DNA와 함께 유전자(4-MBA)를 금나노 기저에 고정한다고 보고했다.SARS-CoV-2 또는 신종플루 바이러스가 금나노 기저에 접근했을 때, 해당 DNA 적체와 바이러스 사이에 뚜렷한 결합 친화력이 존재하기 때문에 관련 DNA 적체는 선택적으로 기저에서 분리된다.따라서 대상 바이러스의 농도가 증가함에 따라 그에 상응하는 SERS의 강도는 점차 낮아진다.이 SERS 기반 DNA 적체 센서는 의심 환자가 SARS-CoV-2 또는 A형 독감에 감염되었는지 신속하게 확인하는 동시에 교차 반응의 영향을 받지 않고 목표 바이러스의 농도를 고감도 정량으로 평가합니다.

그림 2(a) SARS-CoV-2 또는 A형 독감에 감염되었을 때 나타나는 증상 및 진단을 위한 RT-PCR 및 신속 항원 키트；(b) 팝콘장금나노 베이스 사진 및 SEM 이미지；(c) 바이러스 검사용 양방향 고정 팝콘상태골드 나노기저의 작동 원리.

세균 감염 검사에 SERS 기술의 활용

세균 감염예죽음의 주요 원인은 선진국과 개발도상국에서 매년 670만 명의 생명을 빼앗는 것이다.이들 감염의 치료 비용도 미국에서만 연간 의료 지출의 8.7%인 330억 달러를 차지할 정도로 높다.현재 진단 방법은 박테리아와 항생제 민감성을 검사하고 식별하기 위해 샘플 배양을 수행해야하며 이는 느린 과정이며 * * * 의 실험실에서도 수일이 걸릴 수 있습니다.보통 배양 결과를 기다릴 때 광범위한 스펙트럼 항생제가 처방되는데, 질병통제예방센터에 따르면 환자의 30% 이상이 불필요한 치료를 받았다.따라서 맞춤형 항생제를 더 일찍 처방하고 항생제 내성을 줄이는 데 도움을 줄 수 있도록 박테리아 감염을 신속하고 무배양으로 진단하는 새로운 방법이 필요하다.라만 스펙트럼은 박테리아의 종류와 항생제 내성을 식별할 잠재력이 있으며, 코크스 스펙트럼과 결합할 때 기계적으로 단일 박테리아 세포의 분석을 할 수 있다.서로 다른 세균 표형은 독특한 분자 구성을 가지고 있어 그에 상응하는 라만 스펙트럼에 미세한 차이가 존재한다.그러나 라만 산란 효율이 낮기 때문에 (~10)^?8산란 확률), 이러한 미세한 스펙트럼 차이는 배경 소음에 의해 쉽게 가려집니다.따라서 높은 식별 정밀도에 도달하려면 높은 신호 잡음비가 필요하며 일반적으로 긴 측정 시간이 필요하며 이는 높은 트래픽 단세포 기술의 발전을 저해합니다.또한 대량의 임상 관련 종, 균주 및 항생제 내성 모델은 포괄적인 데이터 세트가 필요하며, 이러한 데이터 세트는 종 분리 주 또는 항생제 민감성을 구분하는 데 초점을 맞춘 연구에서 수집되지 않았습니다.호 등은 SERS 기술과 권적 신경망 훈련을 결합해 분리, 경험 치료, 항생제 내성을 통해 박테리아 SERS 스펙트럼을 분류하는 도전에 대응했다.

그림 3볼륨 신경망은SERS는스펙트럼에서 세균을 식별하다.

소결

SERS 기술의 진보에 따라 현재 검사 분야에서 주로 세 가지 응용 아이디어가 있다: (1) 특이성 핵산 서열과 항체를 나노 입자 표면에 부착하고 SERS 라벨을 구축함으로써 복잡한 체액에서 호흡기 바이러스에 대한 정확한 검사를 실현한다;(2) 신형 증강 기저 제조 기술을 이용하여 나노 입자 사이의"핫스팟"사이즈를 바이러스 입자에 더욱 적합하게 하고, 검사 효율을 높이며, 원가를 낮추는 동시에 타액, 혈액 등 생물 배경이 검사 결과에 대한 방해를 효과적으로 피한다;(3) SERS-크로마토그래피 연합 기술과 같은 다른 검측 기술과 공동으로 응용하여 SERS 증강 기저를 광섬유에 조립하여 고감도 검측 센서로 삼는다.또한 SERS와 플라즈마 센싱을 결합하면 생물 분자의 상호 작용에 대한 고감도 정량 검사에 사용할 수 있습니다.SERS 기술은 일반 라만 스펙트럼 신호가 약한 단점을 극복하고 얻기 어려운 구조 정보를 제공한다.

SERS 기술은 호흡기 질환 병원체 검사에서 큰 진전을 이루었지만, 연구자들은 호흡기 바이러스를 더 포괄적이고 깊이 있게 연구하고 진단하기 위해 일반적으로 공중 초점 현미경 라만 분광기를 사용합니다.이 기기는 레이저 공초점 현미경과 라만 분광기의 특징을 결합하여 호흡기 질환 병원체의 SERS 검사에 독보적인 장점을 제공합니다.

고공간 해상도: 공중초점 현미경 라만 분광기는 고해상도 영상 능력을 가지고 있어 미시적 척도에서 샘플의 구조와 조직을 관찰할 수 있다.호흡기질환 병원체 검사에서 이런 높은 공간 해상도는 연구자들이 미세한 바이러스 입자나 세포 구조를 정확하게 위치시키고 관찰하는 데 도움을 줄 수 있다.

심층 정보 획득: 공중초점 현미경 라만 분광기는 3차원 영상을 실현할 수 있으며, 연구자에게 샘플 내부의 심층 정보를 제공한다.이는 병원체의 부동한 세포차원에서의 분포와 상호작용을 리해하는데 있어서 극히 중요하며 호흡기질병의 발전과정을 더욱 전면적으로 료해하는데 도움이 된다.

실시간 모니터링: 공중초점 현미경 라만 분광기는 실시간 모니터링 기능을 갖추고 있어 샘플 중 병원체의 동태 변화를 추적할 수 있다.호흡기 질환에 대한 연구에서 실시간 모니터링은 연구자들이 바이러스의 생명 주기, 감염 과정 및 치료 개입의 효과를 이해하는 데 도움이 된다.

배경 간섭 감소: 공중초점 현미경 라만 분광기는 초점을 정확하게 제어하여 배경 신호의 간섭을 줄일 수 있다.이는 검사 결과의 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해 복잡한 생체 샘플에서 민감도가 높은 SERS 검사를 수행하는 데 특히 중요합니다.

오보 천성 ATR8800 시리즈 현미경 라만 분광기최대 4개의 레이저를 통합하고 현미경과 라만 분광기 두 가지 장점을 결합하여 현미경 라만 검측 플랫폼은"보이는 대로 측정"을 가능하게 한다. 시각화된 정밀 위치 라만 검측 플랫폼은 관측자가 샘플의 서로 다른 표면 상태의 라만 신호를 검측할 수 있고 컴퓨터에 검측한 위치의 마이크로 영역 형태를 동시에 표시할 수 있어 라만 마이크로 영역 검측을 크게 편리하게 한다.

ATR8800은전 시리즈는 전자동 초점, 전자동 스캐닝, 원클릭 조작, 대량 실험, 균일성 스캐닝 등을 진행할 수 있으며 기다릴 필요가 없으며 높은 신뢰성의 스캐닝 영상 라만 데이터를 얻을 수 있다;

ATR8800은서로 다른 초점 거리의 분광기를 장착하여 서로 다른 해상도의 요구에 도달할 수 있으며, ATR8800은 또한 라만 시스템을 위해 특별히 설계된 물경을 장착하여 레이저 반점이 연사 한계에 근접하게 하고, 다시 500만 카메라를 통해 초점 정보를 정확하고 직관적으로 컴퓨터에 표시한다.일반 라만 시스템에서 라만 신호를 수집하는 초점 면이 실제 * * 초점 면보다 약간 높거나 약간 낮은 문제를 극복하여 라만 스펙트럼 품질을 향상시킵니다.

ATR8800은카메라 이미징 타임로드의 손실을 완벽하게 해결하고 카메라 이미징과 라만 신호 수집의 분리를 실현하여 **의 신호 강도를 얻었다.이와 동시에 ATR8800은 전문적으로 현미경 라만시스템에 최적화된 고성능 라만을 사용하는데 민감도, 신소음비, 안정성 등을 막론하고 모두 업종령&선수준으로서 라만연구에 강유력한 보장을 제공해주었다.

참조 문서:

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