納米塗層針＋光學技術 3分鐘可測食安

[2024.03.25] 發表

【明報專訊】古代有所謂「銀針試毒」之說，但其實那只能檢測出食物中是否含有硫或硫化物，並非一種可靠的檢測技術。不過，現在有一種納米塗層探針，配合激光散射效應，可檢測到液態或氣態樣本中是否含有某些微量化學物質，過程只需30秒至3分鐘。這種檢測技術可望廣泛應用於食品安全檢測、危險品檢測，甚至有用作多種疾病早期快速篩查的潛力。

明報記者薛偉傑

攝影馮凱鍵

路馬特有限公司共同創辦人沈君達、周彬斌、呂堅表示，該公司專注於研究和應用「表面增強拉曼散射」(Surface-enhanced Raman Scattering, SERS)技術。SERS技術是一種透過粗糙表面來吸附小量分子，再結合光學散射技術，來檢測液態或氣態樣本中是否有某些微量化學物質的技術。

這種檢測技術有廣泛應用前景，包括：食品安全檢測、護理用品檢測、危險品檢測、污水檢測、環境分析。未來還可應用到法醫學、檢驗毒癮，以及多種疾病的早期快速篩查(檢測某些體液)等。至於檢測時間一般只需30秒至3分鐘。

SERS效應已發現近百年

早在1928年，印度物理學家拉曼(Chandrasekhara Venkata Raman)就發現了獨特的散射光譜，可以和分子鍵結構相對應。拉曼更因為這項發現，獲得1930年諾貝爾物理學獎。但因為一般光線的散射信號太微弱，直到激光在1960年代出現，提供高強度的單色光源，才令SERS檢測技術在1970年代發展得比較完整。過去數十年，SERS技術主要還是停留在學術研究層面，很少商業機構真正使用。這主要因為它的運作成本太高，靈敏度也不太夠。例如，傳統的SERS檢測機大多是座枱式，每部售價高達200萬元；少數手提式的也要約30萬元。而且，傳統的SERS檢測機大多使用晶片式傳感器(Chip Sensor)來吸附小量分子，其吸附能力不夠強，以致檢測靈敏度不足夠。此外，那些晶片式傳感器每枚售價至少要15美元或以上，全部只能用一次(不論檢測結果是陽性還是陰性)。

探針每支料10美元

陰性可清洗重用

但路馬特的方案卻不同，乃使用一種高敏感探針插入液態或氣態樣本吸附小量分子。這種探針經過「電化學刻飾」的方式重複處理以100次計，加上一種納米級的塗層，令其表面滿佈很多納米級的凹凸結構，從而可以吸附更多分子，以及增強光學散射效應，令到它的SERS檢測靈敏度比市場上已經量產的SERS晶片式傳感器高出10倍至100倍。另一方面，其成本和售價比較低。據他們估計，若商業量產的話，這種探針售價大約只需每支10美元。若檢測結果陽性，這種探針也是使用一次就棄掉。若檢測結果是陰性，則只需用特殊液體浸一浸，就可以清洗重用，至少可以使用10次。根據試驗，就算一支探針連續10次檢測結果都是陰性，連續清洗10次，也只會令它的檢測信號減弱不到10%。

至於該公司使用的手提式SERS檢測機，是和內地一家光譜儀生產商合作研發的，體積只比一般智能手機大一點，估計每部售價約10萬元。若將來產量夠多，還可望大幅降低售價。該公司的技術方案，乃基於城市大學的國家貴金屬材料工程技術研究中心香港分中心(NPMM)的科研成果。在2020年和2021年，城大在SERS技術一共在內地和美國取得10項專利。沈君達也是城大材料科學及工程學系的博士生，周彬斌是城大機械工程學系的博士後研究員，呂堅是城大工學院的院長。3人研究SERS技術，分別已有大約8至10年。2022年3人和城大材料科學及工程學系副教授李揚揚一起成立路馬特有限公司。同年，即獲得城大的HK Tech 300計劃投資100萬元。在2022年的「中國(上海)國際發明創新博覽會」和2023年的「瑞士日內瓦國際發明展」中，該公司都獲頒金獎。雖然近年某些美國和日本公司也推出了類似的SERS探針，但它們的靈敏度仍然低一截。而且全部只能使用一次。

擬在港生產探針首選AMC設廠

沈君達和呂堅表示，該公司計劃在香港設廠生產那種作為耗材的納米塗層探針。由於只需使用每部售價數萬元的電化學處理機，硬件投資和所需面積有限。現時，該公司已經有兩部電化學處理機放置在科學園實驗室。只不過，科學園的實驗室主要供研究測試用途，不便在那裏商業量產。該公司現正和一些投資者及創投基金商討融資。若能找到資金和地方，最快幾個月後就開始投產。該公司的首選，是在將軍澳「創新園」的「先進製造業中心」(AMC)內設廠生產。以每部電化學處理機每20分鐘可以處理200支探針計算，兩部機每年可以輕易處理數十萬支探針。該公司估計，只需數百平方呎的單位就足夠設廠，故呎租不是大問題。只不過，若未能在AMC設廠，則不排除會回內地設廠。