太赫兹光声法成像富水样品

BELLINGHAM, Wash.2021年4月22日。

天津大学田震和李姣领导的研究小组开发了一种利用时域太赫兹(THz)光声学分析富水样品的方法。该方法克服了利用太赫兹辐射研究组织深处生物物理和生化过程的瓶颈。

太赫兹辐射可以成功地用于分析水和生物分子的结构动力学，但该技术应用于水溶液和组织时具有挑战性：太赫兹辐射被水强烈吸收。这种特性在某些情况下很有用，比如分析水的结构及其与生物溶质的相互作用，尽管它限制了可分析样本的厚度，并淹没了感兴趣的生物分子发出的较弱信号。

利用时域太赫兹光声技术操控的水传感和消音。由Li等人提供。

研究人员开发的系统能够克服这一点，通过改变温度来抑制水的光声信号，从而能够灵敏地检测其他感兴趣的分子。 该无损检测方法能够精确检测富含水的样品中的光声信号，其深度为104fold，范围从微米到厘米(比传统的太赫兹检测方法如太赫兹时域光谱法大102倍)。 该团队成功地从水中琼脂幽灵、生物组织和含有不同溶质的水溶液的不同样本中获得了时域太赫兹光声信号。

通过调节温度来改变水的太赫兹光声信号，研究人员提高了对其进行分析的灵敏度。相反，水的信号可以减弱，甚至减弱。

该方法比商用太赫兹光谱系统的灵敏度高一个数量级。

作者指出，这项技术可以扩展到其他生物分子和组织的研究，如糖、蛋白质、DNA和RNA。

时域太赫兹光声学可以提供与太赫兹吸收和超声波传播相关的额外温度和浓度参数，这可能有助于研究生物和化学特性，如离子溶液的水化数。

田教授说:“我们的目标是激发太赫兹光谱和成像的长期研究，以便利用其他频率辐射无法获得的生物物理、结构和功能洞察力。”