黄又举教授团队在Biosensors and Bioelectronics上发表“三维热点工程和分析策略集成的超灵敏SERS生物传感平台用于抑郁症生物标志物检测”的研究成果

近日，我院黄又举教授团队在三维热点工程和分析策略集成的超灵敏SERS生物传感平台用于抑郁症生物标志物检测方面取得进展。相关研究成果以《3D hotspot engineering and analytes strategy enabled ultrasensitive SERS platform for biosensing of depression biomarker》为题发表在Biosensors and Bioelectronics (Q1, IF=12.545)上，DOI: 10.1016/j.bios.2024.116059.

表面增强拉曼散射光谱(SERS)由于其单分指纹识别能力，在食品、人体健康及环境检测/监测中应用广泛。因此，利用SERS光谱检测手段有望实现抑郁症标志物的高灵敏检测，从而突破传统医疗诊断难以精准快速评估抑郁症的技术瓶颈。然而，目前SERS检测技术应用于抑郁症标志物检测仍然存在三个挑战:（i）目前常见的抑郁症标志物如雌二醇(常见于青少年女性抑郁症患者)、皮质醇等散射截面低，难以实现对其灵敏分析。（ii）为了增强抑郁症标志物的散射信号，通常会采用等离子纳米材料。然而，抑郁症标志物和等离子纳米材料之间的低亲和力往往导致纳米材料产生的热点“低效”，难以实现真正意义上的信号增强。（iii）考虑到疾病特异性生物标志物的低生理浓度和不同生物基质中的大量干扰，对SERS平台的设计有更严格的要求。

基于上述挑战，黄又举教授课题组基于等离子纳米材料二维膜构筑方法和转移技术，提出了一种集成3D热点工程和分析物策略的SERS平台，构筑的3D热点能够较好保障大多数分子周围的强热点分布，同时，通过偶氮反应将待测物的散射截面大幅提高。二者协同，可实现女性抑郁症标志物之一雌激素的高灵敏检测。一方面，构建了含有Au–Ag合金纳米海胆（AAA-NUs）和基于阵列的Au纳米颗粒单层膜（Au-NSs）的3D微/纳米等离子体基底，以实现高密度和热点可用性。另一方面，通过快速氮化反应设计分析物策略，以进一步增强叠氮化合物形式的雌激素的散射截面。在它们的协同作用下，所提出的SERS平台对雌激素表现出高灵敏度，检测极限低至10⁻¹¹ mg/mL。更重要的是，通过所提出的SERS平台评估抑郁症患者的血液雌激素水平，并与临床诊断结果高度一致。这种集成的SERS平台为通用和超灵敏的生物传感铺平了道路，并在多目标检测和疾病预测中具有巨大的应用潜力。

杭州师范大学材料与化学化工学院与宁波大学附属第一医院联合培养研究生王敏瑶为第一作者，杭州师范大学材料与化学化工学院青年教师宋丽平副教授、宁波大学附属第一医院阮列敏书记、杭州师范大学材料与化学化工学院黄又举教授为该论文的共同通讯作者。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、杭州师范大学启动基金等项目的资助。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116059