Nature子刊：上海交大年夜制造出弗成复制的高安然性防伪标签

假冒假造是一个环球性的问题，不仅带来巨大的经济丢失，还严重威胁人们的康健和安全（如假药）。

防伪标签是最常见的办理方案之一，如传统的全息、水印、条形码等技能，以及新型的基于DNA、多肽、多聚物等的分子探针标签。
但是，制造这些标签采取的是某一确定过程，其安全性依赖于制造技能的保密和制造材料的独特，一旦这些障碍被冲破，标签就能够被仿造。
而新发展起来的基于物理不可复制特色（PUF）的认证系统能够实现高安全性防伪。
PUF标签是某一随机过程制造出来的随机图案，常日由微纳米构造的随机分布构建而成。
这种标签易于制造却无法仿造，易于识别却难以预测。
标签的编码能力是PUF系统非常主要的一个参数，编码能力越高，防伪系统越安全。

光学PUF标签通过读取标签的光学旗子暗记来识别标签，具有很多上风。
比如，光学读取无需打仗、快速、相对方便，且通过选择不同的光谱特色能够实现高编码能力。
在光学技能中，表面增强拉曼光谱（SERS）非常适宜用于PUF系统。
与基于散射的PUF标签比较，SERS标签能够通过颗粒种类进行编码；与荧光比较，SERS颗粒谱峰更窄。
因此SERS标签具有更大的编码能力。
结合最小二乘法等方法，标签的编码容量还能进一步提高。

近日，上海交通大学生物医学工程学院的叶坚教授课题组在Nature Communications揭橥了题为Gap-enhanced Raman tags for physically unclonable anticounterfeiting labels的论文。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-14070-9

该事情开拓了一种基于SERS的PUF 标签，通过将多种缝隙增强拉曼纳米探针（GERTs）稠浊溶液滴加在硅片上，干燥后得到颗粒随机分布的图案；接着用共聚焦拉曼扫描系统读取标签，得到标签不同像素下的拉曼成像；然后用非负最小二乘法（NNLS）分离稠浊光谱，并采取全局搜索算法和粗粒化编码方法数字化PUF标签。
GERTs旗子暗记极强，比荧光探针和一样平常SERS探针的光稳定性和环境稳定性更好，因此可以反复读取并得到信噪比好的结果，且易于保存。

该标签具有三维编码能力，即颗粒的空间位置、颗粒的种类以及颗粒的拉曼强度。
本文中，通过对含十种GERTs的PUF标签进行5050像素的拉曼成像，并进行拉曼强度的四值化编码，能够实现多达310^15051的理论编码容量。
验真实验表明该PUF系统能够很好地区分相同的标签和不同的标签，担保了其安全性。
由于GERTs的超强旗子暗记和Horiba扫描系统的优化，可在6秒内实现2500像素标签的读取，大大提高了该标签实际运用的可能性。
此外，团队还初步探索了标签实际运用时的制备办法：将标签制造在透明胶带上，并贴到纸或物品表面，仿照标签的实际运用处景。
随着光学技能的进一步发展，该PUF标签在构建强力有效的防伪系统上有着广阔的前景。

本研究由上海交通大学生物医学工程学院叶坚课题组完成，硕士生顾雨清和博士生何畅为共同第一作者，叶坚教授为通讯作者。
该研究事情得到了国家自然科学基金、上海交通大学癌基因及干系基因国家重点实验室、上海市妇科肿瘤实验室、上海交通大学医学院附属瑞金医院“广慈教授”项目、上海市科学技能委员会和上海市教诲委员会高峰高原学科培植操持的支持。
(来源：上海交通大学生物医学工程学院）