Fiber optic SERS probe enables remote biomolecule sensing through an optical fiber with high repeatability by utilizing the whole plasmonic nanostructure on the fiber tip as a SERS-active substrate with advantages of an optical fiber such as minimal invasiveness, flexibility, and biocompatibility. These remarkable characteristics of fiber optic SERS probe are comparable to labeled metal nanoparticles that have disadvantages of toxicity and accumulation for in vivo biosensing application. However, conventional plasmonic nanostructure on the fiber tip had limitations such as the necessity of expensive fabrication method or hardness for the realization of sufficient plasmonic ‘hot spot’ with cost-effective methods. This research proposed a novel fiber optic SERS probe with multiple strong plasmonic ‘hot spots’ on the fiber tip by gold nanoislands using cost-effective repeated solid-state dewetting of thin gold film. Proposed fiber optic SERS probe enables 100nM limit of detection (LOD) for crystal violet molecules. Furthermore, detection of 1μM folic acid known as a cancer biomarker was successful. Proposed fiber optic probe will provide opportunities for in vivo biosensing using fiber through SERS measurement.
표면증강라만분광 광섬유 프로브는 최소침습적이고 생체적합성을 갖는 광섬유의 장점과 더불어 광섬유 끝 단의 고감도 플라즈모닉 나노구조를 이용한 무표지 측정이 가능하기 때문에 차세대 체내 바이오마커 진단 프로브로서 주목 받고 있다. 그러나, 현재까지의 광섬유 프로브 위의 플라즈모닉 나노 구조는 고비용의 공정 방법이 필요하거나 다수의 강한 국소 전자기장 (즉, 전자기적 핫스팟)을 충분히 갖지 못하였다. 따라서, 본 연구에서는 반복 고체상 비젖음 현상을 이용하여 저렴하게 많은 수의 전자기적 핫스팟을 형성하는 금 나노섬 구조를 갖는 생체분자검출용 표면증강라만분광 광섬유 프로브를 제안하였다. 증착 시키는 금 박막의 두께를 적절히 조절함으로써, 633nm 파장의 입사광에서 강한 플라즈모닉 핫스팟을 형성하는 금 나노섬 구조를 금 박막의 반복 고체상 비젖음을 이용해 광섬유 끝 단에 형성하였다. 제안한 프로브를 이용하여 100nM 농도의 크리스탈 바이올렛을 광섬유를 통한 원격 표면증강라만분광 측정이 가능하였다. 또한, 암의 바이오마커로 잘 알려진 엽산의 1μM 농도 측정을 통하여, 광섬유 표면증강라만분광 프로브를 이용한 생체물질 측정 가능성을 확인하였다. 제안한 실용적이며 고감도의 광섬유 프로브는 표면증강라만분광을 이용한 체내 생체물질 측정에 새로운 가능성을 제시할 것이다.
