基于三色堇花瓣仿生复刻的多尺度拓扑界面：高保真SERS平台推动单细胞分析新突破

来自前沿交叉学科团队的研究人员通过定量图像分析开发表面复杂度系数α，构建出兼具细胞捕获与信号增强功能的三色堇花瓣仿生SERS平台。该平台利用多级拓扑结构（α>20，半腔结构8-10μm）与金纳米粒子（~30nm）的协同作用，使红细胞SERS信号提升2-7倍，为单细胞诊断提供了可量化设计范式与低成本制造方案。

　　

在细胞诊断材料开发中，构建兼具强细胞捕获能力与优异信号增强功能的生物界面仍是核心挑战。传统自上而下制备方法存在工艺复杂、成本高昂的局限。本研究受生物启发提出理性设计策略，通过建立定量图像分析方法定义了表面复杂度系数α，将其作为预测不同拓扑结构细胞黏附能力的量化指标。研究发现三色堇花瓣复刻界面具有独特的多级结构：高亚微米复杂度（α>20）确保红细胞稳定固定，而细胞适配的微米级半腔结构（8-10μm）则最大化增加了与等离激元金纳米粒子（~30nm）的作用面积。这种优化拓扑使单个红细胞的表面增强拉曼散射（SERS）信号较其他花卉模板基底提升2-7倍。该工作不仅为先进SERS材料提供了可规模化制备的低成本方案，更为设计新一代诊断用生物界面建立了定量化框架。