Breath biopsy is a non-invasive method for detecting various biomarkers present in respiratory droplets. Conventional techniques like PCR and gas chromatography-mass spectrometry have drawbacks such as long measurement times and complexity. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) offers high sensitivity and selectivity, making it suitable for breath aerosol biomarker detection. However, the high velocity and small volume of breath aerosols often cause rebounding from SERS substrates, reducing collection efficiency. To address this, we developed TEOS-coated nanocomposite SERS substrates to enhance breath aerosol sample adsorption. The substrates were fabricated by thermally dewetting a thin Au film, and TEOS was coated using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technology. The porous nature of the TEOS coating physically entraps aerosols, leading to efficient capture. This innovative approach enables rapid collection and high aerosol concentration for SERS analysis of breath samples. By improving sample collection efficiency, our method enhances the potential of SERS for breath analysis in clinical applications.
본 연구에서는 호흡 비말을 효율적으로 채취하기 위해 Tetraethyl orthosilicate (TEOS) 를 기존 금 나노섬 SERS 기판에 코팅하였다. 호흡 비말에는 다양한 생체 마커가 존재하여 호흡 생체검사에 유용하게 활용될 수 있으나, 기존의 PCR이나 가스 크로마토그래피-질량 분석법은 측정 시간이 길고 복잡한 단점이 있어 호흡 생체검사에 제약을 가지고 있었다. SERS는 높은 감도와 선택성을 가져 호흡 비말의 생체 마커를 민감하게 검출할 수 있으나 호흡 비말의 작은 부피와 높은 속도로 인해 비말이 SERS 기판에서 반사되어 검출 효율이 저하되는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 다공성 TEOS로 기판을 코팅하여 표면을 친수성으로 만들었고 호흡 비말을 빠르고 효율적으로 포집할 수 있었다.
