综述：核酸介导的表面增强拉曼光谱生物传感器：信号增强策略与应用

这篇综述系统阐述了核酸分子在表面增强拉曼光谱（SERS）生物传感器中的三重增强机制：通过DNA修饰自组装等离子体基底（EM/CM机制），基于碱基互补配对的生物识别调控分析物与基底距离（106-108倍增强），以及核酸酶扩增技术（如CHA）提升痕量靶标浓度。文章重点展示了该技术在miRNA检测（灵敏度达aM级）、食品安全和环境监测等领域的突破性应用，同时探讨了当前面临的标准化挑战与未来多学科融合发展方向。

　　

核酸介导的SERS生物传感器技术前沿

SERS基底构建
等离子体金属纳米材料是SERS技术的核心载体。研究发现，DNA分子可通过磷酸骨架的负电荷与金属离子配位，精确引导金/银纳米颗粒自组装形成"热点"结构。这种核酸模板法能调控纳米间隙至1-10nm范围，显著增强局域电磁场（EM效应），使拉曼信号提升10⁶-10⁸倍。有趣的是，腺嘌呤的氨基还能通过化学机制（CM）与银纳米颗粒形成电荷转移通道，实现双重增强。

生物识别增强策略
核酸的Watson-Crick配对特性为SERS检测提供了分子级精度。当适配体识别到目标物（如蛋白质或病毒）时，其构象变化可将拉曼报告分子（如4-巯基苯甲酸）精准定位在基底热点区域。最新研究显示，设计发夹型DNA探针在结合miRNA-21后展开，能使邻近的Cy5染料信号增强300倍，检测限低至77aM。

分子扩增技术
为解决痕量检测难题，研究者开发了核酸等温扩增与SERS的联用方案。催化发夹组装（CHA）技术通过级联反应将单个miRNA转化为数百个DNA产物，这些产物携带拉曼报告分子并富集在基底表面。类似地，CRISPR-Cas12a系统被改造用于非核酸靶标检测——当识别到目标蛋白时，其反式切割活性会释放大量信号DNA片段。

多领域应用突破
在肿瘤诊断领域，双miRNA检测平台通过区分miRNA-21/miRNA-155表达谱，实现了早期肺癌鉴别。食品安全方面，基于适体的SERS传感器能在10分钟内检出0.1pM的黄曲霉毒素。环境监测中，汞离子特异性DNAzyme被用于构建可重复使用的检测芯片，其检出限远低于世界卫生组织标准。

挑战与展望
当前技术仍面临基底批次差异、复杂样本基质干扰等瓶颈。未来研究或将聚焦于：①开发冷冻电镜辅助的DNA-纳米粒子精准组装技术；②建立人工智能驱动的拉曼光谱解卷积算法；③探索活细胞内原位SERS监测新方法。随着合成生物学与纳米技术的交叉融合，核酸介导的SERS技术有望成为下一代分子诊断的核心工具。