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肺部呼出气检测更新...
肺癌 (LC) 是人类最常见和最致命的癌症；诊断后 5 年的总体存活率为 10-15%。然而，如果在疾病过程中及早诊断，可以通过手术切除肿瘤，肺癌是可以治愈的。不幸的是，这种情况发生在不到 25% 的患者身上，因为肺癌在晚期之前通常都是无症状的。一项使用胸部计算机断层扫描 (CT) 筛查有肺癌风险的吸烟者的大型研究令人信服地表明，死亡率可以降低 20-40%。然而，CT 筛查费用昂贵，后勤难以实施，并且不能免除辐射暴露。因此，需要适合在护理时使用的替代 LC 诊断方法。我们的建议是使用挥发性代谢组学。这种方法背后的原理在于，当病理过程发生时，人类代谢组会表现出明显而即时的变化，并通过氧化应激、细胞色素 p450、肝酶以及碳水化合物和脂质代谢的组合改变身体的生物化学。挥发性代谢物在肺泡中从血液转移到呼吸中。人类呼吸中存在的挥发性有机化合物 (VOC) 源自正常和异常细胞，尽管混合物的成分不同。VOC 的一个子集可能只出现在异常细胞中，而不会出现在健康细胞中。我们将在这种方法中利用的一个特别重要的特性是，每种疾病可能具有独特的 VOC 模式，因此该技术可以针对某种疾病的选择性进行优化，而不考虑其他疾病。VOC 的研究融合了多学科领域（生物医学、分析化学、气相色谱-质谱 (GC-MS)、微电子学、纳米技术、计算代谢组学和基于人工智能 (AI) 的机器学习）的尖端科学和技术知识。现在的挑战是开发一种用于临床实践的新型独立工具。这一工具将是多种复杂技术的组合，这些技术仍面临许多实际挑战，包括但不限于以下领域：1）快速发展的人类代谢组领域，2）快速成熟的纳米技术领域，为生物样本提供前所未有的传感解决方案和非常低的检测水平，3）对具有极高维数据且示例数量有限的组学数据的分析具有挑战性，这些条件需要最新的模型开发和验证技术，以避免错误的发现或乐观的结果，因此，我们才刚刚开始一段漫长的旅程。
二维量子材料：超越……的新方法
最近，新兴的量子材料 [1] 实现了以前不可能实现的功能，目前正在彻底改变先进量子技术的科学发展和创新。它的出现推动了先进量子光子学、先进通信、量子计算、先进光电器件等的发展 [2]。它为探索许多新的尖端科学和可能性提供了机会。在其众多可能的应用中，当前需要的一项基本发展是超快先进无线通信，从量子材料中寻找其解决方案是一个新的视角和潜在领域。当今快速发展的社会需要高数据速率、超低延迟、更好的频谱效率和在更高频段工作的设备。为了解决这个问题，数据速率需要达到每秒兆兆比特 (TBPS) 的数量级，从而导致新兴的第六代 (6G) 网络，这可以通过将操作频段推向潜在的太赫兹 (THz) 范围来实现 [3]。石墨烯是所有二维 (2D) 材料之母，它的发现获得了诺贝尔奖，从那时起，许多二维材料被发现。 2D 材料是原子级薄的材料，包括石墨烯、过渡金属二硫属化物 (TMDC)，例如 MoS 2 [6]、WS 2 、MoSe 2 [7]、WSe 2 [8]、六方氮化硼 (h-BN)、磷烯、硅烯（2D 硅）、锗（2D 锗）、硼烯（2D 硼）和 MXenes（2D 碳化物/氮化物）[9]。由于 2D 材料为原子级薄，且其独特的电子和光学特性源于量子限制效应 [9]，因此被称为“量子材料” [1]。可调带隙、大载流子迁移率和增强的光物质相互作用等特性使 2D 材料成为太赫兹应用的有希望的候选材料，可用作发射器、探测器、调制器和光源。其独特的光-物质相互作用源于激子能量动力学，这种动力学仅因二维结构中的量子限制而存在，由于其与太赫兹频率的共振，透射率增强。尽管石墨烯具有非线性光学行为、高光学透明度、高载流子迁移率和表面电导率等非凡特性 [5]，使其适用于太赫兹应用，但它受到空气污染性质、零带隙和不稳定的离域 π 电子的限制，而这些限制在 TMDC 等其他二维材料中并不存在。此外，TMDC 的高调制效率推动了使用石墨烯制造异质结构的创新新趋势 [5]。这种异质结构结合了石墨烯的特性，同时克服了其缺点，从而提供了进一步增强和更好的性能 [10]。有关这方面的更多细节将在演讲中讨论和描述。