黄又举教授团队在ACS Sensors上发表基于等离子激元超结构的超灵敏夹心三明治型SERS生物传感器的研究成果

近日，我院黄又举教授团队在等离子激元超结构构建超灵敏三明治型SERS生物传感器方面取得新进展。相关研究结果以“Ultrasensitive Sandwich-type SERS Biosensor based Dual Plasmonic Superstructure for Detection of Tacrolimus in Patients”为题发表在ACS Sensors (Q1, IF=9.618)。DOI: 10.1021/acssensors.2c01603。

他克莫司(FK506)是一种常用的免疫抑制剂，用于接受器官移植患者组织排斥反应的诊断。基于FK506的维持性免疫抑制疗法与使用环孢素A的方案相比，急性再排斥的发生率明显较低，移植存活率也较高。一般而言，FK506的监测窗窄，在肾移植患者中的浓度范围约为5-20 ng/mL。由于潜在不良反应的严重性，医生必须定期监测FK506。另外，一些疾病(糖尿病、动脉高血压和神经毒性)也与FK506浓度紧密相关。因此，开发一种临床实时监测FK506水平的简单、有效方法至关重要。

黄又举教授团队合成了磁性纳米银的超结构（Fe3O4@SiO2@Ag flowers）和金银核壳（Ag@Au）两种等离子激元超结构，并进行特异性抗体修饰，构建了能快速有效检测FK506的夹心三明治型SERS传感器。如图1a-b所示，Fe3O4@SiO2@Ag flowers的磁性等离子体超结构的高度分枝花瓣一是能为有效捕获FK506提供大的比表面积，二是丰富的尖端能产生更强的等离子体热点，且优异的磁响应性能进一步富集目标物FK506提高检测灵敏度。同时，抗体修饰的Ag@Au等离子体超结构可用于靶向FK506，形成等离子体超结构-FK506-等离子体超结构的三明治结构(Fe3O4@SiO2@Ag flowers-AntiFK506-FK506-IgM-Ag@Au)，以最大限度地放大SERS信号，实现FK506的特异性高灵敏检测。该传感器可在0.5-20 ng/mL的浓度范围内检测FK506且最低检测限为0.33 ng/mL。重要的是，该传感器可成功应用于分析移植病人血液中的FK506，并与临床结果高度一致。此夹层式超结构SERS探针为检测FK506提供了一种新的潜在的生物传感技术，有望用于临床诊断。

图1 (a-b)基于双等离子体超结构的三明治SERS传感器检测患者血液样本中FK506的示意图。

杭州师范大学硕士研究生郑潇悦同学为论文的第一作者，杭州师范大学材料与化学化工学院青年教师丁彩萍博士、黄又举教授为该论文的共同通讯作者，杭州师范大学为第一完成单位。该研究工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和安徽省重点研发计划等项目的资助。