一种用于煤炭浮选过程中精煤灰分含量预测的解释性非线性特征融合方法

《IEEE Sensors Journal》：An Explanatory Nonlinear Feature Fusion Method for Concentrate Ash Content Prediction in Coal Flotation

　　

微小RNA-21（miRNA-21）是一种与癌症、心血管疾病和炎症性疾病相关的临床生物标志物。传统的检测方法依赖于实验室操作，耗时较长，且不适合用于即时检测（point-of-care）应用。石英晶体微天平（QCM）传感器能够实现无需标记的实时检测，但传统的单频分析方法限制了检测灵敏度，并低估了物质的粘弹性效应。在本研究中，我们提出了一种结合多频和谐波分析以及金纳米粒子（AuNP）辅助夹心检测技术的QCM检测方案，以提高miRNA的检测效果。通过对多种共振模式下的频率、振幅和相位特征进行物理基础上的特征选择与优化，我们确定了最具区分性的参数。该方法经实验验证后表明，miRNA-21的检测限从约10纳摩尔（单频检测）降至100皮摩尔。AuNP介导的放大作用进一步增强了信号强度，最终检测限达到1皮摩尔，实现了两个数量级的提升。使用非目标miRNA（miRNA-145和miRNA-9）进行的特异性检测显示交叉反应性极低。这些结果证明，将多频信号分析与基于纳米粒子的放大技术结合使用，显著提升了基于QCM的miRNA检测的灵敏度和选择性，为其在癌症及其他病理学中的广泛应用提供了有力支持。

微小RNA（miRNA）是一种 short、非编码的核酸，通常长度为18–25个核苷酸[1]、[2]、[3]、[4]。它们的主要功能是通过与目标信使RNA（mRNA）的非翻译区结合来调控基因表达，从而控制蛋白质的生成。近年来，miRNA已被证实是多种疾病的重要生物标志物，包括癌症[5]、[6]，并可作为诊断、预后和预测指标[7]、[8]、[9]。